Пайка на процессоре Arduino: изготовление своими руками

Назначение устройства и органы управления

Паяльная станция на базе микроконтроллеров Arduino своими руками используется для следующих операций:

• Пайка мелких радиодеталей — микросхем, диодов, маломощных резисторов керамических конденсаторов, тиристоров, полевых транзисторов;
• Демонтаж дефектных деталей при замене, удаление припоя со старых плат.

Для контроля и регулировки температуры, включения фена, паяльника в самосборном устройстве используются энкодеры — поворотные датчики с функцией отключения цепи (при нажатии на энкодер электрическая цепь замыкается и паяльник или фен включен).

Реже для регулировки температурного режима рабочих органов такого электроинструмента применяют резисторы с переменным сопротивлением и кнопки включения и выключения отдельных узлов.

Устройство и принцип действия

Самодельная паяльная станция на базе микроконтроллера Arduino Болт для пайки ЭПСН

Основные узлы такого самодельного электроинструмента для пайки радиодеталей следующие:

• Рамка;
• Рабочими органами электроинструмента являются сушилка для бесконтактной пайки и паяльник;
• Управление с микроконтроллера;
• Светодиодный или жидкокристаллический дисплей;
• Разъемы для подключения рабочих органов к щиту управления;
• Блок питания на 24 вольта;
• Датчики регулировки температурного режима рабочих органов электроинструмента;
• Сетевой кабель с вилкой.

Для облегчения работы с таким приспособлением на корпусе должны быть специальные держатели рабочих органов.

Принцип работы такой паяльной станции следующий:

1. После подключения к сети и нажатия кнопки, включающей устройство, блок питания подает ток с небольшим напряжением на плату с микроконтроллером;
2. С помощью кодов устанавливается необходимое значение температуры;
3. В зависимости от настроек энкодера предварительно запрограммированная («прошитая») плата нагревает наконечник, прилагая к нему натяжение в течение определенного времени;
4. Нагрев отключается по сигналу термопары, установленной в паяльнике.

Рейтинг

WEP 927

Наш топ открывается, и при этом занимает в нем заслуженное первое место — WEP 927.

Чрезвычайно мощный и функционально универсальный продукт. Этот паяльник заставит даже новичка чувствовать себя уверенно благодаря множеству удивительных функций. Он имеет большие размеры, оснащен горелкой «CHP170» и регулируемой температурой, что позволяет выполнять широкий спектр операций.

В любой верстак вряд ли поместится, но пользоваться им легко за счет кнопок управления. Блоков WEP 927 мощностью 130 Вт более чем достаточно, чтобы выдерживать температуры от 90 до 480 градусов Цельсия.

Преимущества:

• Легко использовать;
• Наличие «контролируемой температуры”;
• Несколько предустановленных режимов;
• Защищенный пароль.

Минусы:

• Габаритные размеры.

Цена: 2 686,36 — 3 478,54 руб.

Бекон 950D

Вторая строчка в нашем рейтинге достается этому паяльнику. Все создано, чтобы впечатлять.

Начиная со съемного наконечника, этот прочный керамический нагревательный элемент доступен в более чем 50 настраиваемых размерах. Этот 75-ваттный блок может достичь базовой рабочей температуры 450 градусов всего за несколько секунд. Кроме того, регулятор давления обеспечивает легкое управление нагревом для различных типичных систем, а встроенная губка очень эффективно удаляет излишки материала с наконечника.

Преимущества:

• Практически мгновенно достигает максимального уровня нагрева;
• Точный контроль;
• Наконечник из твердого железа (с разными типами в комплекте)
• Температура отображается в цифровом виде;

Недостатки:

• Низкий потенциал земли;
• Отсутствие сварочных изделий в комплекте.

Цена: 1 490,59 — 3 206,23 руб.

WEP 853-AAA

Эта модель занимает третье место по оптимальному соотношению стоимости и качества. Большинство любителей считает такое устройство «стартовым комплектом», который позволяет легко регулировать шкалу температуры, позволяя легко выбирать любое значение в пределах 896 градусов по Фаренгейту.

Кроме того, наличие самого «привода» делает это еще проще, так как вы просто подключаете и работаете. Вы можете легко использовать его для широкого спектра применений, от сборки печатных плат, ремонта различных игрушек или электронного оборудования до резьбы по дереву или гравировки. Этот большой электронный преобразователь питается от сети переменного тока напряжением 110 вольт, поэтому он может выдавать максимальную мощность 1200 ватт, что более чем достаточно для любой операции.

Положительные черты:

• Простота использования;
• Регулировка температуры «ручкой”;
• Может использоваться для гравировки по дереву.

Отрицательные черты:

• Габаритные размеры;
• Заземление.

Цена: 18 452,29 руб

JCD 80

Абсолютно заслуженная 4 строчка нашего топа. Если вы здесь, чтобы внедрять инновации и открывать для себя новейшие замечательные паяльники, это место для вас. Керамический элемент JCD 80 имеет стильный дизайн и встроенную функциональность. Имеет газовый «резервуар», что позволяет ему работать длительное время.

Он способен достичь точки плавления за 40 секунд, а поскольку он имеет миниатюрный размер, его можно использовать где угодно. Кроме того, JCD 80 очень легкий, поэтому точность не будет проблемой даже для новичков. Предлагается потребляемая мощность, которую можно легко регулировать от 25 Вт до 80 Вт.

Преимущества:

• Компактный и легкий;
• Отличная маневренность;
• Бюджетный.

Недостатков нет.

Цена: 705,56 — 1 096,03 руб.

Электрический паяльник с регулируемой температурой

Мы продолжаем наше путешествие по лучшим паяльникам, останавливаясь, чтобы полюбоваться этим набором для пайки и его многочисленными инструментами. Действительно, было бы несправедливо сравнивать весь набор с другими отдельными устройствами, поэтому эта модель находится в середине списка.

И новички, и опытные люди оценят полный комплект от производителей этого устройства, так как он содержит несколько различных насадок, насос для оловоотсоса, оловянную проволоку, подставку для утюга, пинцет, кусачки и электронные провода.

Используя этот комплект, ничто не мешает вам попробовать даже самые смелые проекты, и, несмотря на множество предлагаемых инструментов, его легко транспортировать. Вы можете попробовать все, от хобби, печатных плат, изготовления украшений до ремонта различных электронных устройств.

Преимущества:

• Большой набор с множеством аксессуаров;
• Очень устойчивая подставка
• Работа при высоких температурах.

Недостатки:

• Низкий ток;
• Небольшая погрешность измерения температуры.

Стоимость: 1 066,63 — 1 610,87 руб.

Читайте также: Какой металл является лучшим проводником?

Пинцет YIHUA 938D

Шестая позиция — пинцет YIHUA 938D. На этот раз мы имеем дело с мини-станцией, обладающей исключительными характеристиками.

Вы получаете небольшой, но мощный инструмент, обеспечивающий достаточную точность благодаря рукоятке. Это устройство способно нагреваться до 480 градусов по Цельсию, благодаря чему YIHUA 938D подходит для всех видов работ по дому.

Что нам больше всего понравилось в этом светильнике, так это 3-точечная светодиодная система, которая обеспечивает идеальный свет, гарантируя, что даже самые тонкие провода идеально сплавлены вместе.

Положительные черты:

• Наличие отличных светодиодов;
• Мягкая ручка;
• Непревзойденный контроль наконечника.

Отрицательные черты:

• Слишком много света, из-за чего электронные компоненты светятся;
• Цифровой дисплей с малым разрешением.

Цена: 2 020,19 — 3 074,00 руб.

TS100 65 W

Что насчет пайки? В большинстве случаев людям, занимающимся ремонтом электронных устройств, приходится отсоединять старую деталь перед установкой новой. Это означает, что у вас будет много времени впустую, если у вас нет нужных инструментов. Что ж, благодаря TS100 65 Вт вы сможете избавиться от старого припоя всего за несколько секунд. Это устройство не только достигает 400 градусов за короткое время, но и всасывает весь старый припой, позволяя удалить компонент.

Его можно комбинировать с различными паяльными станциями, указанными выше, некоторые пользователи рекомендуют использовать этот датчик при работе с большими печатными платами.

Преимущества:

• Наконечник с высокой температурой;
• Используется для чистой распайки;
• Очень удобный в обращении благодаря ручке

Минусы

• Не подходит для профессионалов в повседневной работе, так как имеет небольшой размер.

Цена: 3 938,61 — 4 469,29 руб.

CXG E60w

Не нужно быть экспертом, чтобы понять, что лучший электронный паяльник требует большой точности. Печатные платы иногда могут быть шириной всего в несколько сантиметров, и вам нужна 100% точность, чтобы ничего не повредить.

Благодаря повышенной мощности этот регулируемый инструмент может быстрее прогреваться и восстанавливаться для оптимальной точности. Кроме того, литая ручка дает вам все необходимое, а дисплей помогает контролировать температуру.

Внешний вид дает ощущение премиальности, но это не главная фишка. Главная — широкий спектр, который вы можете выполнить.

Преимущества:

• Большой тепловой диапазон;
• Защита паролем для дополнительной безопасности;
• Мягкий кабель для питания;
• Наличие ЖК-экрана.

Недостатки:

• Слишком высокий уровень термостойкости (это не всегда хорошо);
• Большая погрешность температуры;

Цена: 1 217,39 — 2 068,43 руб.

WEP 862BD

Мы предлагаем вам один из лучших приборов с регулируемой температурой. Этот 720-ваттный электроинструмент, к сожалению, находится лишь на девятой строчке нашего рейтинга. Однако это не умаляет достоинств данного изделия, способного работать при температуре от 200 до 900 градусов.

Железному сердечнику не нужно время, чтобы нагреть утюг, а температура остается стабильной благодаря очень эффективной системе.

Светодиодные индикаторы показывают, что выбранная температура достигнута, а это означает, что утюг все еще нагревается.

Вы можете легко установить температуру с помощью циферблата, а несколько различных советов делают этот инструмент еще более универсальным.

Преимущества:

• Отличный контроль температуры;
• Дополнительные функции для универсальности;
• Светодиодный индикатор позволяет узнать, когда желаемая температура была достигнута;

Недостатки:

• Излишний;
• Качество материалов, из которых изготовлен WEP 862BD, не самого высокого качества.

Цена: 5 538,93 — 5 799,74 руб.

Автономные устройства

Помимо перечисленных выше видов, стоит упомянуть устройства автономного типа, то есть такие, которые могут работать без подключения к электросети, к ним относятся:

• газовый паяльник, где жало нагревается пламенем, образующимся при сгорании газа. По сути, это обычная газовая горелка, где используются паяльные сопла;

Паяльное устройство газового типа

• паяльники на батарейках;

Мини паяльник с автономным питанием

Особенности выбора паяльника

Аналоговый сигнал – определение и функции

Для паяльной станции своими руками на базе микроконтроллеров arduino необходим паяльник, отвечающий следующим требованиям:

• Наличие качественного огнезащитного покрытия жала;
• Наличие в комплекте поставки паяльника 5 сменных жал для различных паяльных работ;
• Коническая форма основного штекера;
• Гибкий и надежный кабель с разъемом для подключения паяльника к корпусу;
• Практичная ручка с накладкой из огнеупорного и нескользящего в руке материала.

Еще одним важным критерием выбора паяльника для такого самодельного устройства является наличие внутри качественной и надежной термопары, отвечающей за выдачу информации о температуре нагрева жала на плату управления самодельного инструмента.

5. Флюсы: основа для пайки в радиоэлектронике

Как правило, в арсенале радиолюбителя имеется множество различных химикатов, позволяющих сделать максимально качественный и надежный припой.

Флюсы – это специальные химические вещества, предназначенные для радиопроводов. Он позволяет удалять оксидные пленки и обеспечивает равномерное растекание припоя. Флюсы делятся на несколько видов: нейтральные, активные и антикоррозийные.

5.1. Нейтральные флюсы

Нейтральные – самые распространенные, простые и безопасные флюсы. Они не содержат кислот и других агрессивных элементов, вызывающих коррозию металлов, и вообще не требуют смывания.

Канифоль — самый дешевый вид флюса — должен быть у каждого радиолюбителя. Защищает поверхность от оксидов и предотвращает коррозию. Можно сказать, что это универсальный тип флюса.

LTI 120 — жидкий флюс, относится к нейтральным. Не содержит кислот, а значит, не разъедает металл. Основу композиции составляет канифоль, растворенная в спирте. LTI-120 прост в использовании: нужно всего лишь нанести слой флюса на припаиваемую поверхность, после чего припаять нужный элемент к плате.

В продаже также можно встретить гелевые флюсы, основу которых составляет канифоль. Они очень полезны для пайки, когда на определенную область необходимо нанести лишь небольшое количество флюса. Flux-Plus — самый распространенный тип флюса на радиорынке.

Стоимость достаточно высока — около 500 рублей, но честно говоря, полностью оправдывает цену. Если вы занимаетесь ремонтом мобильных телефонов и другой микроэлектроники, то он будет незаменим в вашей работе.

Обычно нейтральные флюсы не нужно промывать, но многие радиолюбители предпочитают промывать флюс после использования.

5.2. Активные флюсы

Активные (их еще называют кислотными) флюсы состоят из соляной, фосфорной или лимонной кислоты. После нанесения необходимо промыть деталь, так как остатки флюса вызывают коррозию и разъедают припой. Такие флюсы в основном удаляют агрессивные вещества с припаиваемых деталей.

Наиболее часто используемым флюсом этого типа является паяльная кислота. Его можно паять, например, из никелевых сплавов.

Ф38Н используется для пайки коррозионностойкой стали, различных медных сплавов, бронзы, нихрома и латуни. Остатки F38N легко смываются водой.

3. Регулировка температур

На самой ручке есть паяльники с ручной регулировкой температуры. Это отличная вещь для радиолюбителя, ведь без этой функции всегда есть шанс случайно сжечь или перегреть какой-то компонент.

Если перегреть радиодеталь, она потеряет свои первоначальные свойства и будет работать нестабильно, а то и вовсе выйдет из строя. Жало паяльника имеет свойство перегорать при длительном использовании.

Если ваш паяльник не имеет контроля температуры, будьте готовы часто покупать новое жало. Однако к недостаткам таких паяльников можно отнести неудобство расположения ручки регулировки и не очень надежную конструкцию.

Детали для паяльной станции

Электрическое отопление — обогреватели

Паяльная станция Arduino собирается с использованием следующих радиодеталей:

• Плата с микроконтроллером arduino UNO R 3 на базе модуля ATmega328P;
• 3 энкодера для регулировки температуры жала, горячего воздуха и скорости мотора фена;
• Импульсный блок питания на 24 вольта с выходным током 3 ампера;
• Понижающий преобразователь тока LM2596S;
• Разъемы GX16-5 и GX16-8;
• Паяльник от паяльных станций типа 852Д+, 853Д, 878АД, 937Д;
• Фен с насадками для формирования струй нагретого воздуха разной толщины;
• Небольшой ЖК-экран в черно-белом или светодиодном исполнении.

Для программирования платы требуется специальный дата-кабель.

Схема подключения

Все вышеперечисленные радиодетали используются для сборки паяльной станции по элементарной схеме ниже

Макет самодельной паяльной станции на микроконтроллере Arduino UNO R 3

Важно! Детали спаиваются с помощью импульсного паяльника или другой паяльной станции. Категорически запрещается производить паяльные работы простыми нерегулируемыми паяльниками — использование таких электроинструментов может привести не только к перегреву радиодеталей, чувствительных к высоким температурам, но и к пробою электропроводки.

Особенности монтажа и проверки работы схемы

Устройство собирают по схеме выше, подключая микроконтроллер к отдельной плате, на которой смонтированы дисплей и энкодеры. Плата преобразователя питания размещена на блоке питания.

Для соединения платы Ардуино с другими частями устройства используются специальные провода разного цвета.

Работоспособность собранного своими руками электроинструмента проверяется до того, как комплектующие будут установлены в доме.

Прошивка для паяльной станции на arduino

Для программирования, используемого при сборке микроконтроллерного блока, используется специальная среда разработки Arduino IDE. Совместим со всеми операционными системами на персональных компьютерах и ноутбуках, позволяет написать простую программу и установить ее на микроконтроллер с помощью установленного на плате загрузчика.

Для написания алгоритма процессора платы используют такие языки программирования, как C и C++.

Паяльное устройство, изготовленное самостоятельно на базе различных микроконтроллеров, ненамного уступает по надежности, набору функций и возможностей, цене и полностью превосходит дорогие заводские аналоги. Такой собранный своими руками электроинструмент позволит создателю получить очень ценный опыт сборки подобных устройств.