В представленной термовоздушной паяльной станции используется фен от китайской станции Lukey 702, который содержит в ручке турбинный двигатель. К фену я также приобрел штатный держатель, в котором установлены магниты для управления герконом, расположенным в рукоятке фена и служащим для определения положения.

Внимание! Устройство работает с напряжением 220В, которое может быть смертельно опасно для человека! Соблюдайте технику безопасности! Говоря другими словами - пальцы не совать, температуру не щупать! Корпус симистора находится под напряжением.

И еще. Заземление - обязательно!

В основе данного проекта лежит микроконтроллер MSP430F2013 фирмы Texas Instruments, который имеет следующие характеристики:

  • 16-битная архитектура, рабочая частота до 16 МГц;
  • Встроенный генератор;
  • Встроенный 16-разрядный сигма-дельта АЦП с 4-мя мультиплексированными дифференциальными входами;
  • Встроенный датчик температуры;
  • Программируемый усилитель входного сигнала АЦП;
  • Таймер с возможностью вывода ШИМ;
  • Универсальный последовательный интерфейс (SPI/I2C).

Технические характеристики термовоздушной паяльной станции

  • Диапазон регулировки температуры 0-500 градусов;
  • Диапазон регулировки воздушного потока 0%-100%;
  • Спящий режим при установке фена на держатель;
  • Есть возможность передачи информации о состоянии (температурах) по протоколу I2C на внешние устройства (нет в текущей прошивке).

Преимущества данной конструкции

  • Минимум компонентов. Все реализовано на одной микросхеме;
  • Высокая точность поддержания температуры за счет применения 16-разрядного АЦП;
  • Компенсация температуры холодного спая;
  • Вычисление температуры осуществляется по таблице + линейная аппроксимация;
  • Отсутствие необходимости в калибровке;
  • Удобное управление с помощью двух переменных резисторов (в перспективе - также по шине I2C);
  • Опторазвязка силовой части схемы;
  • Защита от обрыва термопары;
  • Защита от зависания (Watchdog Timer).

Недостатки конструкции

  • Отсутствие индикации. Может быть решено при помощи интерфейса I2C и внешнего контроллера (в текущей прошивке не реализовано);
  • Сложность прошивки контроллера. Данный микроконтроллер можно прошить только с помощью JTAG адаптера. Впрочем, его конструкция для LPT порта не очень сложная (подробности ниже).

Схема устройства

[caption id="attachment_225" align="aligncenter" width="600" caption="Схема паяльной станции"]Схема паяльной станции[/caption]

Схема ручек управления

[caption id="attachment_226" align="aligncenter" width="205" caption="Органы управления"]Органы управления[/caption]

Печатная плата

[caption id="attachment_227" align="aligncenter" width="539" caption="Печатная плата "]|Печатная плата|[/caption]

Описание

Цифровая часть: При первоначальной сборке устройства, не устанавливать конденсатор C5, т.к. он мешает JTAG отладчику. Устанавливать можно после прошивки и отладки. Резистор R2 и конденсатор C2 заменяются перемычками, они были добавлены для возможности дифференциального подключения термопары, что в прошивке не используется.

Ручки управления: Резисторы R1, R2 и R3, R4 подобрать таким образом, чтобы в максимальном положении переменных резисторов, на среднем выводе было напряжение 0,4 В.

Общее: Радиаторы для компонентов не потребовались, т.к. потребляемый устройством ток не превышает 10 мА. Блок питания - любой на 24 В, рассчитаный на ток нагрузки не менее 150 мА. У меня используется трансформатор + диодный мост + конденсатор. Внимание! Первое включение следует производить без подключения к сети 220 В!

Первое включение: 1. Крутим ручку регулировки воздушного потока - должны меняться обороты встроенного в фен моторчика от полной остановки до максимума (который зависит от величины питающего напряжения). 2. Выкручиваем ручку регулировки температуры в минимум, а затем плавно увеличиваем температуру (индикатор активности нагревателя не горит), в некоторый момент он загорается. При обратном движении, гаснет. 3. Если все работает правильно, подключаем к разъему SV4 (POWER) напряжение 220 В, а вместо нагревательного элемента - лампочку на 40 Вт. Еще раз проверяем. 4. Если работает, подключаем нагревательный элемент фена и проверяем на низких температурах. 5. Внимание! При первом включении, нагревательный элемент фена обгорает, при этом немного дымится и издает резкий запах. Не следует пугаться этого, просто обжаривайте его в проветриваемом помещении :)

Назначение и распиновка разъемов

Разъем SV4 (POWER)
1, 2 - Вход ~220В
3, 4 - Нагревательный элемент фена
5, 6 - К трансформатору блока питания
Разъем SV5 (24V)
1 - GND
2 - n/c
3 - +24V от блока питания
Разъем SV1 (TC)
1 - Геркон
2 - GND
3 - + Термопары
Разъемы SV2, SV3 (Temp, Motor)
1 - GND
2 - Vout
3 - +3,3В
Разъем SV6 (Motor)
1 - + моторчика
2 - - моторчика
Разъем JP1 (Indicator)
1 - + светодиодного индикатора
2 - - светодиодного индикатора
Разъем SV7 (JTAG)
Стандартный 14-pin JTAG Header.

Распиновка выводов фена

Красный, Белый - Нагревательный элемент, 220В.

Зеленый - Корпус, Заземление.

Коричневый - + питания моторчика.
Черный - - питания моторчика.
Сиреневый - + термопары.
Желтый - Общий провод (термопара и геркон).
Синий - Геркон.

Логика работы станции

1. Ждущий режим. Если фен установлен на подставке и его температура превышает 100 градусов, вентилятор включается на полные обороты, нагреватель отключается. При достижении температуры менее 50 градусов, вентилятор тоже отключается.

2. Рабочий режим. Если фен снят с подставки, происходит установка заданной скорости воздушного потока и поддержание заданной температуры.

  1. Индикатор показывает активность нагревательного элемента.
Индикатор горит - нагреватель включен.
Не горит - нагреватель выключен.
Моргает - рабочий режим, поддержание температуры.

Прошивка микроконтроллера

К сожалению, данный микроконтроллер не поддерживает загрузку прошивки с помощью встроенного загрузчика (Bootstrap Loader), который доступен в других процессорах этого семейства. Поэтому, остается только два пути: 1. С помощью полноценного 4-проводного JTAG интерфейса. 2. С помощью 2-проводного интерфейса Spy-Bi-Wire.

Программатор для этой цели можно купить: 1. EZ430-F2013. Здесь еще Вы получите в комплекте дочернюю платку с процессором MSP430F2013. 2. MSP430-JTAG (Olimex)

Или изготовить самостоятельно: 1. MSP430-JTAG (Olimex)

Программу для прошивки рекомендую использовать следующую: MSP FET Kurt. Подходит для адаптера MSP430-JTAG.

Исходный код прошивки, схема и печатная плата

Программная часть проекта выполнена в интергрированной среде разработки IAR for MSP430. Бесплатная версия KickStart имеет ограничение на размер кода 4К. Среда поддерживает отладку через JTAG интерфейс.

Электрическая схема устройства и печатная плата выполнены в CAD-системе Eagle. На сайте производителя доступна бесплатная версия для некоммерческого использования (она имеет ограничение на размер печатной платы и на количество слоев).

`Скачать файлы проекта </uploads/2010/04/20100421.zip>`__

Архив содержит в себе:

  • Схему и печатную плату в формате Eagle
  • Схему и печатную плату в формате PDF (готова к ЛУТ)
  • Прошивку микроконтроллера и исходные коды

Фотографии законченного устройства

[caption id="attachment_232" align="alignleft" width="150" caption="1"]1[/caption]

[caption id="attachment_233" align="alignleft" width="150" caption="2"]2[/caption]

[caption id="attachment_234" align="alignleft" width="150" caption="3"]3[/caption]