Pengontrol Besi Solder untuk Hakko 907 v.2

Tentang proyek ini

Pengontrol solder yang tidak mahal

DIPERBARUI 03/04/2019 skema dan deskripsi diperbarui

DIPERBARUI 18/02/2018:prosedur kalibrasi diperbarui

DIPERBARUI 1/8/2017:bug sketsa diperbaiki, sketsa untuk lcd1602 ditambahkan

DIPERBARUI 31/7/2017:skema perangkat keras baru diimplementasikan

DIPERBARUI 4/7/2017:fitur baru diterapkan (lihat deskripsi)

Pengontrol berhubungan dengan gagang solder hakko 907 dengan ujung yang dapat diganti dan memiliki elemen pemanas dan termistor ATAU termokopel bawaan untuk memeriksa suhu setrika. Pegangan memiliki dua sirkuit listrik independen untuk pemanasan setrika dan pemeriksaan suhu. Kontroler ini dapat digunakan dengan gagang besi lain yang memiliki arsitektur serupa.

Sebaiknya ganti steker pada gagang besi dengan yang lain, misalnya steker penerbangan GX16-5 atau GX-12-5.

Fitur utama dari pengontrol ini adalah:

• Kontrol ini cocok untuk bekerja dengan berbagai pegangan hakko 907, dengan termokopel atau dengan termistor untuk memeriksa suhu. Anda harus memilih skema yang sesuai.
• Algoritme PID diimplementasikan untuk menjaga suhu besi solder. Setrika menaikkan suhu dalam waktu sekitar 30 detik dan menahannya di dalam 1 -2 derajat Celcius.
• Pengontrol menjaga suhu dalam kasus penggunaan berat karena algoritme PID sangat sensitif dan dapat dengan cepat meningkatkan daya yang disuplai.
• Tiga titik suhu referensi yang diterapkan dalam prosedur kalibrasi besi solder.
• Prosedur kalibrasi diotomatisasi dengan menggunakan algoritme PID untuk menjaga suhu tetap dekat dengan titik referensi.
• Pengontrol mendukung dua mode kerja:menjaga suhu dan menjaga pasokan daya.
• Untuk menjaga operasi tetap diam, interupsi frekuensi tinggi Timer1 diimplementasikan di pengontrol. Hal ini memungkinkan frekuensi PWM ditingkatkan hingga 31250 Hz, bukan 490 Hz dengan analogWrite() bawaan fungsi.
• Pengontrol mengimplementasikan encoder putar yang dipercepat. Ketika encoder diputar perlahan, pengaturan suhu diubah 1 derajat. Saat encoder diputar dengan cepat, pengaturan suhu diubah sebesar 5 derajat.
• Suhu disimpan di Arduino EEPROM setelah besi solder digunakan jika pengaturan suhu diubah.
• Pengontrol mendukung satuan Celcius atau Farenheit yang akan digunakan untuk nilai suhu yang ditampilkan, suhu preset, dan data kalibrasi.
• Pengontrol memiliki mode penyetelan untuk menyederhanakan prosedur penyiapan awal pengontrol.

Menu Pengontrol

Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, pengontrol memiliki beberapa mode:

• Mode siaga
• Mode kerja utama (menjaga suhu)
• Mode daya (pertahankan daya yang disediakan)
• Mode penyiapan
• Mode kalibrasi
• Mode penyetelan (prosedur penyiapan awal)

Saat pengontrol baru saja dihidupkan, mode siaga diaktifkan. Dalam mode ini besi solder diaktifkan. Tampilan utama menampilkan informasi berikut:

• Suhu prasetel di sisi kiri garis atas (dalam satuan yang dipilih - Celcius atau Fahrenheit);
• Pesan 'OFF' di sisi kanan garis atas yang menunjukkan bahwa setrika dimatikan;
• Suhu setrika saat ini di sisi kiri baris kedua;

Jika setrika tidak terhubung ke pengontrol, pesan 'tidak ada setrika' akan ditampilkan di baris kedua. Saat setrika menjadi dingin (setelah digunakan), pesan 'dingin' ditampilkan pada baris kedua yang menunjukkan bahwa setrika aman untuk disentuh.

Suhu preset dapat disesuaikan dengan memutar pegangan encoder saat setrika mati. Untuk menyalakan besi solder, tekan pegangan encoder dengan ringan. Kontroler akan dialihkan ke mode utama. Sekarang pengontrol menjaga suhu setrika di dekat suhu yang telah ditentukan. Saat setrika banyak digunakan, suhunya dapat sedikit menyimpang dari suhu yang ditetapkan sebelumnya.

Dalam mode utama, tampilan menampilkan informasi berikut:

• Suhu preset di sisi kiri garis atas (dalam satuan yang dipilih - Celcius atau Fahrenheit)
• Pesan 'ON' di sisi kanan garis atas menunjukkan bahwa setrika dihidupkan dan masih panas. Saat setrika mencapai suhu prasetel, 'rdy ' (siap) pesan akan ditampilkan;
• Suhu setrika saat ini ditampilkan di sisi kiri baris kedua;
• Daya yang disuplai ke setrika (dalam persen dari daya maksimum yang diizinkan) ditampilkan di sisi kanan layar;

Dengan memutar encoder dimungkinkan untuk mengubah suhu preset. Pesan 'ON' akan ditampilkan lagi sampai setrika mencapai suhu preset yang baru. Untuk kembali ke mode siaga, tekan encoder handle dengan ringan.

Dalam mode utama, pengontrol memeriksa apakah setrika berfungsi dengan baik. Jika dalam 10 detik dari awal suhu tidak berubah, pengontrol akan mematikan daya dan pesan 'Failed ' akan ditampilkan di layar. Dalam hal ini, tekan sedikit tombol encoder untuk kembali ke mode siaga.

Mode daya dapat diaktifkan dengan menekan lama encoder saat berada dalam mode utama. Dalam mode daya, Anda dapat menyesuaikan daya yang disuplai ke besi solder secara manual dengan memutar encoder. Dalam mode daya, layar menunjukkan daya yang disuplai ke setrika di unit internal dan suhu setrika di unit yang dapat dibaca manusia. Tekan ringan pada encoder untuk mematikan daya dalam mode daya. Menekan lama pegangan encoder putar akan mengembalikan pengontrol dari mode daya ke mode utama.

Untuk masuk ke mode setup, tekan lama encoder dalam mode standby. Dalam mode pengaturan, parameter konfigurasi dapat disesuaikan. Ada 7 entri menu dalam mode ini:

• waktu mati otomatis (dalam menit)
• satuan suhu (Celcius atau Fahrenheit)
• kalibrasi besi ('calib.')
• prosedur penyiapan awal ('tune')
• simpan perubahan
• batalkan perubahan
• mengembalikan nilai default

Putar pegangan untuk memilih item menu. Untuk mengubah item yang dipilih, tekan perlahan pegangan encoder. Setelah menyesuaikan parameter, tekan pegangan lagi untuk kembali ke menu pengaturan. Menekan lama encoder handle dapat digunakan untuk kembali ke mode standby dan menyimpan parameter di EEPROM.

tip:Anda harus memuat parameter default sebelum penggunaan pertama pengontrol atau setelah rilis perangkat lunak minor baru di-flash.

Skema pembacaan sensor

Skema pembacaan sensor pengontrol ini tergantung pada jenis sensor termal besi solder:termistor atau termokopel. Kedua skema digabungkan dalam satu gambar di bawah ini.

Dalam kedua skema, penguat operasi akurat MCP602 yang mengimplementasikan teknologi rel-ke-rel digunakan. Amplifier ini secara signifikan meningkatkan akurasi pembacaan suhu dan menghasilkan tegangan hampir penuh yang dipasok ke pin output. Jadi interval pembacaan pada pin A0 adalah 0-1023. Anda dapat mengganti amplifier mcp602 dengan analognya. Menggunakan penguat operasi yang akurat memungkinkan pengontrol menjaga suhu setrika di dalam interval yang lebih kecil.

Dalam kasus varian termokopel dari pegangan besi kedua jumper JP1 dan JP2 harus terbuka dan mereka harus ditutup dalam kasus pegangan termistor.

Jika gagang besi menerapkan termistor, hambatan sensor meningkat dari sekitar 50 Ohm saat dingin menjadi sekitar 200 Ohm saat suhu besi solder menjadi 400 derajat Celcius. Jika pegangan besi menerapkan termokopel, tegangan yang dihasilkan meningkat dari nol pada suhu sekitar menjadi 9 mV ketika besi solder mencapai 400 derajat Celcius. Bagaimanapun, pegangan besi lain dapat memiliki parameter yang berbeda, jadi saya memutuskan untuk menggunakan potensiometer multi-putaran untuk menyetel amplifier MCP602. Untuk pertama kalinya potensiometer ini harus disetel dengan cara berikut:ketika setrika berada pada suhu 400 derajat Celcius, tegangan output harus mendekati 5 volt (pembacaan pin A0 di Arduino sekitar 900). Untuk menyederhanakan prosedur pengaturan awal, mode tune diimplementasikan dalam perangkat lunak pengontrol. Mode tune dapat dijalankan dari menu pengaturan.

Pengaturan Awal Pengontrol

Anda memerlukan termometer eksternal untuk mengkalibrasi pengontrol. Jangan lupa memuat parameter default pengontrol dari menu pengaturan .

Dalam sketsa program diasumsikan bahwa interval suhu kerja besi solder adalah 180 - 400 derajat Celcius. Dimungkinkan untuk mengubah interval ini dengan mengedit konstanta dalam sketsa program sebelum Anda berencana menyetel pengontrol.

Potensiometer multi-putaran 500k harus disesuaikan untuk mendapatkan penguat operasi sinyal yang benar dari besi solder. Untuk menyederhanakan prosedur pengaturan awal pengontrol, mode tune diimplementasikan.

Pilih item menu 'tune' dari menu setup. Setrika mulai memanas. Pengontrol menampilkan pembacaan suhu dari pin A0 di unit internal (0-1023) dalam mode ini. Dengan memutar encoder Anda dapat mengatur daya untuk menjaga suhu setrika 400 derajat celcius (gunakan termometer eksternal). Pada awalnya Anda dapat meningkatkan daya yang disuplai ke nilai maksimum untuk mempercepat pemanasan setrika, kemudian mengurangi daya untuk menjaga suhu pada 400 derajat. Sekarang putar pegangan potensiometer multi-putaran untuk mendapatkan pembacaan sensor mendekati 900. Pastikan pembacaan ini tidak maksimal, putar register variabel dan dapatkan 930-950, lalu kembali ke 900. Ini penting karena pengontrol harus mampu mengukur suhu lebih dari 400 derajat Celcius.

Ketika register variabel disesuaikan, tekan dan tahan pegangan encoder selama sekitar 2 detik. Prosedur penyiapan awal sekarang telah selesai.

Pemanas besi solder

Fitur utama dari pengontrol generasi kedua adalah sinyal PWM frekuensi tinggi yang digunakan untuk memanaskan setrika. Sayangnya, mengelola sinyal frekuensi tinggi pada transistor MOSFET membutuhkan elemen tambahan dalam skema. Utas forum ini menjelaskan masalah secara rinci. Singkatnya, MOSFET memiliki kapasitansi di gerbang yang membutuhkan waktu untuk mengisi atau melepaskan. Untuk meningkatkan kecepatan MOSFET (irfz44n), driver dua transistor diimplementasikan pada transistor bipolar. Anda dapat menggunakan pasangan transistor bipolar lainnya.

Dioda zener (D2, 15V) digunakan untuk membatasi tegangan Gerbang (Vgs) MOSFET saat terbuka karena tegangan catu daya lebih tinggi dari nilai maksimum tegangan vgs MOSFET. Dioda FR107 menghilangkan daya dari setrika saat MOSFET ditutup. Anda dapat mengganti dioda ini dengan yang lain, tetapi Anda harus menggunakan dioda yang dapat dipulihkan dengan cepat.

Resistansi elemen pemanas besi dingin sangat rendah dan beberapa catu daya notebook dapat menolak untuk bekerja. Pengontrol baru saja disetel ulang dan setrika tetap dingin dalam kasus ini. Untuk menghindari situasi ini, kapasitor 1000uF diimplementasikan tepat setelah input 24v (lihat skema pengontrol lengkap).

Kalibrasi Besi Solder

Kontroler membaca suhu dalam unit internal (0-1023) dengan membaca tegangan pada pin Arduino A0. Lebih mudah bagi kita untuk menggunakan unit yang dapat dibaca manusia seperti derajat Celcius atau Fahrenheit. Pengontrol memiliki parameter default yang memungkinkan untuk menerjemahkan pembacaan suhu internal ke dalam unit yang dapat dibaca manusia. Tetapi besi solder bisa berbeda sehingga prosedur kalibrasi diterapkan di pengontrol. Ada tiga titik referensi untuk kalibrasi besi solder:200, 300 dan 400 derajat Celcius. Pengontrol menyimpan pembacaan internal untuk ketiga titik referensi ini dan menggunakannya untuk mengubah suhu dari pembacaan internal ke nilai yang dapat dibaca manusia.

Pilih 'kalibrasi'. item menu dari menu setup untuk memulai proses kalibrasi. Pilih titik kalibrasi yang diinginkan dari daftar menu (200, 300 atau 400) dan nyalakan setrika dengan menekan pegangan encoder. Besi solder mulai memanas. Algoritma PID memungkinkan mencapai suhu yang diinginkan dalam waktu singkat. Ketika suhu titik referensi akan tercapai, pengontrol 'bip' yang menunjukkan bahwa ia siap untuk memeriksa suhu oleh sensor eksternal. Tunggu sebentar biarkan suhu stabil kemudian periksa suhu sebenarnya dari besi solder dengan sensor eksternal (termokopel). Kemudian, putar pegangan rotary encoder dan pilih suhu sebenarnya dari setrika. Tekan pegangan encoder sedikit. Pengontrol menyimpan suhu sebenarnya untuk titik referensi. Pilih suhu referensi berikutnya dan ulangi prosedur. Anda dapat mengkalibrasi suhu referensi sekali lagi dengan memilih titik referensi yang diinginkan. Anda dapat mengatur titik referensi apa pun beberapa kali. Setiap kali, Anda menyimpan suhu nyata untuk titik referensi, pengontrol memperbarui rumus terjemahan. Ini memungkinkan Anda mengkalibrasi setrika dengan lebih akurat. Saat Anda menyelesaikan kalibrasi, tekan lama pegangan encoder putar. Sekarang pengontrol menyimpan nilai baru untuk semua suhu referensi yang telah Anda pilih.

Fitur Mati Otomatis

Fitur mati otomatis telah diterapkan pada pengontrol generasi kedua. Ini adalah tantangan besar karena pegangan besi tidak memiliki sensor kejut atau cara lain untuk memverifikasi dengan benar bahwa setrika sedang digunakan sekarang atau hanya diletakkan di atas meja. Ide utamanya adalah menggunakan nilai daya yang disuplai ke setrika. Dalam keadaan idle, pengontrol menurunkan daya ke nilai minimum untuk menjaga suhu preset. Sayangnya, dispersi matematika dari suhu dan daya yang disuplai tidak konstan dalam keadaan diam dan dapat menyimpang secara berkala. Menyetel parameter algoritma PID, saya telah menstabilkan pembacaan dan meminimalkan kedua dispersi. Sekarang pengontrol dalam keadaan idle menjaga dispersi suhu serendah mungkin. Kriteria penggunaan setrika adalah dayanya naik sedikit dari nilai terkecil yang didaftarkan. Algoritme ini telah diuji beberapa saat dan terbukti dapat digunakan untuk fitur mati otomatis.

Solusi ini tidak terlalu dapat diandalkan sehingga Anda dapat menonaktifkan fitur ini jika terjadi kesalahan. Selain itu, sketsa berisi kelas untuk debug dan menyetel parameter PID secara manual.

Anda dapat menerapkan pegangan besi lain di pengontrol versi Anda, pegangannya dapat memiliki sensor kejut atau serupa untuk membedakan dengan pasti status siaga.

Sketsa untuk tampilan 1602

Ada beberapa kesulitan untuk mendapatkan tampilan 0802 di beberapa negara. Jadi sketsa lain dirilis untuk mendukung tampilan 1602. Sketsa tersedia di distribusi github. Atau Anda dapat menggunakan proyek brilian lain dari Manoj, yang membuat skema di editor Eagle dan membuat PCB untuk menyederhanakan proses penyolderan.

Tentang terjemahan suhu dan jenis sensor yang berbeda

Untuk menampilkan suhu dalam satuan yang dapat dibaca manusia (Celcius atau Fahrenheit) IRON_CFG::tempHuman() diimplementasikan dalam sketsa. Seperti yang dinyatakan di atas, pengontrol membaca suhu setrika di unit internal (tegangan pada pin analog A0). Prosedur kalibrasi memungkinkan mengukur suhu sebenarnya di sekitar tiga titik referensi (200, 300 dan 400 derajat Celcius). Metode yang disebutkan (tempHuman()) menggunakan interpolasi suhu linier menggunakan dua titik referensi yang menurunkan dan lebih tinggi pembacaan suhu besi saat ini. Tapi, ada hal lain yang belum dikalibrasi:suhu lingkungan. Ketika suhu setrika lebih rendah dari 200 derajat Celcius, pengontrol menginterpolasi suhu aktual dengan dua titik:suhu sekitar dan 200 derajat. Suhu sekitar didefinisikan pada garis #244 dan #245 dari sketsa. Nilai-nilai ini dapat disesuaikan dengan kasus Anda sendiri. Seperti yang Anda lihat, nilai-nilai ini mengasumsikan bahwa Anda menggunakan termistor sebagai sensor suhu besi (suhu sekitar 350 dalam unit internal). Tentunya, jika Anda menggunakan setrika dengan termokopel, Anda akan mengubah nilai ini menjadi 0.

Kesimpulan

Sangat menyenangkan menggunakan besi solder terkontrol. Ini memanas dengan cepat dan menjaga suhu yang sesuai untuk situasi tersebut. Versi ini diam.