Р/л технология
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Усовершенствование USB-электропаяльникаРаспечатать: Усовершенствование USB-электропаяльника

Усовершенствование USB-электропаяльника



Как-то, просматривая сайт AliExpress, автор обратил внимание на миниатюрные USB-паяльники ZD-20U-9 мощностью 8 Вт и для пробы заказал две штуки. Лёгкость, компактность, быстрое нагревание были, несомненно, предпосылками для их интенсивного применения. Но вот принцип управления нагреванием свёл на нет все достоинства. В Интернете было найдено немало обсуждений этой проблемы на форумах и несколько предложений по её устранению. Изучив все предложения, автор решил пойти своим, вполне, как он считает, логичным путём, заменив установленную в паяльнике микросхему-таймер микроконтроллером.

Во-первых, я поставил перед собой задачу обойтись минимумом механических доработок, чтобы можно было использовать "родную" печатную плату паяльника. Во-вторых, сразу же отказался от управления нагреванием по принципу включено-выключено.

Рассчитанный на низкое (5 В) напряжение питания паяльник потребляет большой ток, что приводит к значительному падению напряжения на подводящих его проводах, не говоря о том, что питание такого паяльника через миниатюрный аудиоразъём явно не оправдано. Но нужно признать, что этот разъём создаёт и некоторые эксплуатационные удобства, поэтому я решил его оставить.

Для управления нагревателем в доработанном паяльнике применён микроконтроллер. Он генерирует импульсы, следующие с постоянной частотой 1 кГц, но имеющие переменную длительность (ШИМ). Нажатиями на введённую при доработке в паяльник кнопку управления можно задавать четыре фиксированных уровня мощности нагревания шагами по 0,25 максимальной.

Микроконтроллер тактирован от внутреннего RC-генератора частотой 8 МГц, которая поделена на восемь. Текущий уровень мощности отображается скважностью мигания светодиода с частотой 0,5 Гц. В паяльнике сохранён вибродатчик, что позволяет в паузах пользования паяльником автоматически снижать мощность нагрева до минимума, а при первом же перемещении паяльника форсировано возвращаться к установленному режиму.

Исходная принципиальная схема паяльника изображена на рис. 1. Она была составлена в результате изучения его печатной платы. Имевшиеся на плате обозначения компонентов на этой схеме сохранены. Они будут полезны в дальнейшем при описании доработки платы. Нужно сказать, что в некоторых источниках диод D1 изображён на схеме как стабилитрон с напряжением стабилизации 5,1 В. Однако в моих экземплярах паяльника были установлены, как показала проверка, обычные диоды.

Исходная принципиальная схема паяльника

Рис. 1. Исходная принципиальная схема паяльника

Новая схема паяльника показана на рис. 2. Позиционные обозначения компонентов на ней стандартные и не совпадают, как правило, с обозначениями на рис. 1.

Новая схема паяльника

Рис. 2. Новая схема паяльника

Для переделки паяльника необходимо его разобрать. Для этого выверните три винта-самореза и снимите с передней части ручки жёлтое кольцо. Извлеките из корпуса печатную плату вместе с нагревателем и отпаяйте от неё идущие к нагревателю провода. Далее необходимо извлечь шарик-сенсор SNS из канала корпуса и отпаять от платы провод с пружиной, прижимавшей шарик.

Демонтируйте с платы компоненты, обозначенные на схеме рис. 1 C1, C2, D1, IC1 и R3. После этого следует удалить с неё ненужные соединения и создать недостающие. Для удобства выполнения этой работы рекомендуется временно выпаять из платы светодиод LED.

Разорвите соединение контактной площадки, предназначенной для катода светодиода, и печатного проводника, соединяющего сток полевого транзистора с нагревателем. После этого можно впаять светодиод обратно, соблюдая полярность. Соедините проволочной перемычкой вывод катода светодиода с выводом 5 микросхемы DD1. Для этого в центре контактной площадки удалённого конденсатора C1, соединённой тонким печатным проводником с контактной площадкой для вывода 5 микросхемы, надо просверлить отверстие диаметром 0,6 мм. Вставьте в это отверстие и припаяйте к контактной площадке отрезок лужёного провода и соедините его на обратной стороне платы с выводом катода светодиода, как показано на рис. 3 (1).

Печатная плата прибора. Переделка

Рис. 3. Печатная плата прибора. Переделка

Приведите в порядок печатные проводники, которые были связаны с удалённой микросхемой IC1, на её место в дальнейшем будет установлен микроконтроллер DD1 ATtiny45-20SU. Выводы 6 и 7 микросхемы имеют общую контактную площадку, которую следует аккуратно разделить на две. Контактная площадка вывода 1 через переходное отверстие под микросхемой была соединена с общим проводом на обратной стороне платы. Разорвите это соединение, разрезав и удалив печатный проводник, как показано на рис. 3 (2).

Удалите проводник, соединяющий контактную площадку вывода 4 с цепью +5 В, и соедините её с общим проводом. Для этого перережьте и удалите печатный проводник между контактной площадкой для катода удалённого диода D1 и переходным отверстием, как показано на рис. 4 (10). Затем установите проволочную перемычку (9) между контактной площадкой для катода диода D1 и выводом вибродатчика SV, соединённым с общим проводом.

Переделка платы прибора

Рис. 4. Переделка платы прибора

Монтаж новых деталей можно начать с микроконтроллера DD1. Размер корпуса микроконтроллера немного больше, чем у удалённого таймера, поэтому выводы микроконтроллера могут немного выйти за границы контактных площадок. Слегка подогните эти выводы в сторону корпуса микроконтроллера, чтобы они вошли в границы площадок. Припаяйте их к площадкам, предварительно убедившись в правильной ориентации вывода 1, обозначенного на корпусе микросхемы точкой.

Припаяйте плюсовой вывод конденсатора C3 (5) к контактной площадке нагревателя, а его минусовой вывод - к контактной площадке минусового вывода удалённого конденсатора C2. Новый конденсатор C2 (6) припаяйте между контактными площадками удалённых конденсатора C1 и резистора R3, соединёнными соответственно с общим проводом и цепью +5 В.

Зачистив от лака печатные проводники около выводов 2 и 4 микроконтроллера DD1, залудите их зачищенные участки и припаяйте между ними конденсатор C1 (8). Удалите печатный проводник между контактными площадками для вибродатчика и удалённого провода с пружиной. Между ними припаяйте резистор R2 (11). Резистор R1 (3) установите между контактной площадкой для анода удалённого диода и переходным отверстием.

На верхней стороне платы зачистите от лака и залудите печатный проводник цепи +5 В напротив переходного отверстия, соединённого с выводом 1 микроконтроллера, и впаяйте между ними резистор R3 (7). На нижней стороне удалите часть печатного проводника около вывода затвора транзистора VT1, зачистите места разрезов от лака и залудите их, затем впаяйте резистор R4 (4). Кнопку SB1 соедините проводами с контактными площадками для удалённого конденсатора C2.

Нагреватель пока соединять с платой не следует. Вместо него на время проверки устройства припаяйте резистор сопротивлением 1 кОм любой мощности .

Все вновь устанавливаемые резисторы - типоразмера 0805 для поверхностного монтажа. Конденсатор C1 - типоразмера 1206, C2 - типоразмера 0805, оксидный конденсатор C3 - в корпусе типоразмера D. Кнопка SB1 - SWT с длиной толкателя не менее 9 мм.

Следующий этап - программирование микроконтроллера. Если имеется подходящий программатор, то сделать это можно до установки микроконтроллера на печатную плату. Если программатора для микроконтроллера в корпусе SOIC-8 нет, придётся присоединить разъём для программатора тонкими проводами непосредственно к выводам микроконтроллера, уже установленного на плату. Схема подключения показана на рис. 5. Тип разъёмаXP1 - PLD-6.

Схема подключения

Рис. 5. Схема подключения

Необходимо выбрать способ питания микроконтроллера во время программирования. Можно питать его от программатора через разъём XP1, если программатор это позволяет. А можно, не соединяя контакт 2 разъёма XP1 с выводом 8 микроконтроллера, запитать последний через кабель питания паяльника.

Прежде всего, необходимо запрограммировать конфигурацию микроконтроллера в соответствии с таблицей. Далее коды из файла ZD_20U_9.hex загрузите в программную память микроконтроллера. Его EEPROM в рассматриваемом устройстве не используется, и её программировать не нужно. Если загрузка кодов прошла без проблем, провода программирования можно отпаять от микроконтроллера, предварительно выключив питание.

Таблица

Разряд

Знач.

Разряд

Знач.

SELFPRGEN

1

CKDIV8

0

RSTDISBL

1

скоит

1

DWEN

1

SUT1

0

SPIEN

0

SUTO

0

WDTON

1

CKSEL3

0

EESAVE

1

CKSEL2

0

BODLEVEL2

1

CKSEL1

1

BODLEVEL1

0

CKSEL0

0

BODLEVELO

1

0 - запрограммировано;

1 - не запрограммировано.

Теперь подключите к временно припаянному вместо нагревателя резистору осциллограф, причём "холодный" входной провод осциллографа рекомендую подключить к выводу резистора, соединённому со стоком транзистора VT1. Если нет осциллографа, вместо него можно использовать мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения на пределе не менее 5 В.

Соедините разъём XS1 паяльника с USB-разъёмом компьютера (пока нагреватель не подключён, потребляемый ток будет оставаться в допустимых для компьютерапределах) или с пятивольтным сетевым адаптером с выходным USB-разъёмом. В течение 15 с после этого осциллограф или мультиметр будет показывать полное напряжение питания. Оно требуется, чтобы форсировано разогреть нагреватель до рабочей температуры. При этом светодиод светит непрерывно.

Далее устройство перейдёт в режим половинной мощности. Светодиод станет мигать (вспышки и паузы по 1 c). На экране осциллографа будут видны прямоугольные импульсы с коэффициентом заполнения 0,5, следующие с частотой 1 кГц. Мультиметр покажет половину напряжения питания.

Приблизительно через 30 с устройство должно автоматически перейти в режим минимальной мощности (четверть максимальной). Светодиод станет вспыхивать каждые 2 с на 0,2 с. На экране осциллографа появятся импульсы с коэффициентом заполнения 0,25, следующие с частотой 1 кГц, а мультиметр покажет четверть напряжения питания. Если печатную плату встряхнуть, на заменяющем нагреватель резисторе на короткое время должно появиться полное напряжение форсированного разогрева, затем устройство перейдёт в режим половинной мощности.

Если однократно нажать на кнопку SB1, включится форсированный разогрев, затем будет установлен режим трёх четвертей максимальной мощности. Светодиод будет светиться с повторяющимися через каждые 2 с паузами длительностью около 0,2 с. Коэффициент заполнения импульсов на экране осциллографа будет 0,75, а мультиметр покажет три четверти напряжения питания.

Нажатиями на кнопку SB1 проверьте переключение устройства на минимальную мощность из всех режимов. Здесь нужно отметить, что после автоматического перехода в режим минимальной мощности кнопка SB1 перестанет действовать. Необходимо выйти из него встряхиванием печатной платы и только потом переключиться на нужный режим.

На этом проверку можно завершить и отпаять от платы резистор, заменявший нагреватель. Провод от корпуса нагревателя рекомендуется припаять к плюсовому выводу конденсатора C3. Провод, идущий от изолированного от корпуса вывода нагревателя, припаяйте к контактной площадке, соединённой со стоком транзистора Vt 1.

Из корпуса удалите полностью штырь, на который была надета прижимавшая шарик пружина. Установите плату и кнопку SB1 в нижней половине корпуса. В его верхней половине несколько укоротите канал, в котором находился шарик. Теперь через него будет выходить наружу толкатель кнопки. Канал укоротите кусачками так, чтобы между половинами корпуса не было зазора, но кнопка прочно держалась в канале. Завинтите саморезы и установите кольцо на своё место.

Для питания паяльника удобно использовать сетевой адаптер на 5 В с выходным USB-разъёмом и допустимым током нагрузки не менее 2 А.

Программа микроконтроллера имеется здесь.

Автор: А. Дымов, г. Оренбург


Дата публикации: 12.08.2018
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics