Внешний вид собранного устройства (без установленной на нём подставки для паяльника) показан на рис. 6.
Рис. 6. Внешний вид устройства
Чертёж односторонней печатной платы сетевого фильтра изображён на рис. 7. В отверстие большого диаметра, находящееся под дросселем L1, вставляют со стороны печатных проводников и развальцовывают невыпадающую гайку М2,5 высотой не более 3 мм. Она предназначена для винта, крепящего плату к дну корпуса, в котором нужно просверлить соответствующее отверстие.
Рис. 7. Чертёж односторонней печатной платы сетевого фильтра
Для плавкой вставки FU1 установите на плате держатели S1050. Конденсаторы C1 и C4 - К73-17, дроссель L1 использован готовый от неисправного прибора. Индуктивность каждой его обмотки - 3,3 мГн. В отверстия для внешних соединении платы рекомендую установить монтажные стойки, например, из штыревых контактов разъёмов PLD или PLS.
Перед установкой печатной платы сетевого фильтра в корпус вырежьте из прессшпана толщиной 0,5 мм заготовку короба по размеру отсека корпуса и сложите его. Боковые стенки короба должны быть выше всех элементов, установленных на плате. Такой короб гарантированно изолирует корпус регулятора от цепей с сетевым напряжением на плате. В коробе нужно заранее сделать отверстия для выключателя SA1, сетевого шнура и винта крепления платы.
Вставив короб в отсек, установите в него и закрепите со стороны дна корпуса винтом печатную плату. Длина винта должна быть такой, чтобы его конец не выступал над верхней поверхностью платы. Далее установите выключатель SA1 (я применил TNX-01) и проходную резиновую втулку для сетевого шнура.
Чертёж печатной платы выпрямителя показан на рис. 8. Печатные проводники имеются на обеих её сторонах. Конденсатор C7 должен быть способен работать в импульсном режиме на повышенной частоте. Поэтому здесь использован конденсатор серии EXR фирмы HITANO. Можно применить и конденсатор серии ESG или аналогичные конденсаторы других производителей.
Рис. 8. Чертёж печатной платы выпрямителя
Дроссель L3 - от другого устройства с индуктивностью каждой обмотки 15 мкГн. Обратите внимание, что обмотки этого готового дросселя намотаны в разные стороны, поэтому подключать их следует в строгом соответствии с рис. 8. Если готового дросселя нет, его несложно изготовить самостоятельно на подходящем ферритовом кольцевом магнитопроводе. Обмотки наматывают сложенным вдвое лакированным проводом диаметром 0,8 мм в один слой до заполнения. Желательно убедиться, что индуктивность каждой из одинаковых обмоток не менее 15 мкГн.
Приведённые выше рекомендации по установке монтажных стоек, изоляции платы коробом из прессшпана и её креплению относятся и к этой плате. Такой же короб необходимо изготовить и для извлечённой из корпуса "электронного трансформатора" и доработанной платы преобразователя напряжения. Транзисторы преобразователя для охлаждения нужно будет прижать к передней стенке корпуса через изоляционные прокладки, поэтому высоту прилегающей к ней стенки короба следует тщательно подобрать. Остальные его стенки сделайте максимальной высоты.
Временно установив плату преобразователя в предназначенный для неё отсек, уточните места прижатия транзисторов к корпусу. Затем установите на эти места изолирующие слюдяные пластины толщиной не менее 0,15 мм, предварительно смазанные теплопроводящей пастой. Размеры этих пластин должны быть на 2...3 мм больше соответствующих размеров корпусов транзисторов.
Необходимо заранее припаять к плате преобразователя входные и выходные провода. Входные - МГШВ, выходные - МГТФ-0,35. Вставив изолирующий короб в отсек, установите в него плату преобразователя, предварительно смазав транзисторы со стороны теплового контакта с корпусом теплопроводящей пастой. Затем прижмите транзисторы к передней стенке корпуса пластмассовым или металлическим прижимом, ис пользуемым в "электронном трансформаторе". Ес ли прижим металлический, рекомендую подложить под него прокладку из прессшпана, чтобы исключить касание прижимом компонентов на плате преобразователя.
Двухсторонняя печатная плата устройства управления изображена на рис. 9. На ней предусмотрены места не для одной, как на прочих платах, а для трёх невыпадающих гаек. Их рекомендуется развальцевать до начала монтажа деталей, некоторые из которых могут частично перекрыть гайки. После развальцовки гаек нужно, используя плату в качестве шаблона, разметить и просверлить крепёжные отверстия в дне корпуса.
Рис. 9. Двухсторонняя печатная плата устройства управления
Имейте в виду, что в модуле Arduino Pro Mini разъём для программирования имеет довольно большую высоту, а на нижней поверхности подставки для паяльника есть выступ, который при неудачной установке платы управления может упереться в этот разъём. Во избежание этого следует не только быть особенно внимательным при установке платы, но и вставить выводы модуля Arduino максимально глубоко в предназначенные для них отверстия, а после пайки обрезать выступающие снизу части выводов.
Смонтируйте на плату все детали, за исключением транзисторов VT1 и VT4, не забывая, что выводы деталей, к которым подходят печатные проводники на двух сторонах платы, необходимо пропаивать с обеих сторон. После монтажа уточните положение отверстий для кнопки SB1 и светодиода HL1 на стенке корпуса и просверлите эти отверстия. При окончательной установке платы следует подложить под неё прокладку из прессшпана.
Установив плату управления, определите положение транзисторов VT1 и VT4 на пластине-теплоотводе и просверлите в ней отверстия для их крепления. Под транзистор VT4 подложите слюдяную прокладку и закрепите его винтом М2,5 с гайкой, надев на винт изоляционную втулку и положив под гайку изоляционную шайбу. Прокладку не забудьте смазать теплопроводящей пастой.
Транзистор 2SC3611 был выбран в качестве VT1, поскольку его пластмассовый корпус можно крепить к теплоотводу без дополнительной изоляции. Однако нанести на стыкующиеся поверхности теплопроводящую пасту всё-таки необходимо. Выводы закреплённых на теплоотводе транзисторов припаяйте к предназначенным для них контактным площадкам на плате управления.
Для прохода проводов между платами в разделяющих отсеки экранах сделайте небольшие вырезы. Провода, идущие от платы блока управления к розетке XS1, необходимо пропустить через кольцо типоразмера К10х6х4,5 из феррита 2000НМ1, намотав ими по два витка. Это будет дроссель L2. Остаётся подключить сетевой шнур.
Рекомендую проверить мультиметром в режиме измерения сопротивления правильность монтажа, отсутствие электрических соединений между корпусом устройстваи его цепями, находящимися под сетевым напряжением. Не лишним будет контроль цепей сетевого напряжения и вторичных цепей преобразователя на замыкания.
В подставке для паяльника необходимо заменить болт, соединяющий её основание с пружиной, другим, с более плоской головкой. На эту головку рекомендую наклеить изолирующую накладку из прессшпана. Напротив центра трансформатора T2 преобразователя рекомендую приклеить к основанию подставки резиновую пробку. Она дополнительно прижмёт плату к корпусу и подавит её вибрацию, которая может привести к излому выводов транзисторов преобразователя, закреплённых на корпусе устройства.
Для загрузки программы в модуль Arduino Pro Mini необходимы компьютер, подключённый к Интернету, и программатор, желательно с интерфейсом USB. Зайдите на сайт http:// www.arduino.cc и скачайте там бесплатную программу Arduino IDE - среду разработки программ для Arduino. Установив эту программу на компьютер, прилагаемый к статье файл Reg_Sold.ino откройте в ней.
В меню "Инструменты→Плата" выберите пункт "Arduino Pro or Pro Mini", а в меню "Инструменты→Процессор" - пункт "ATmega328 (5V, 16 MHz)". В меню "Инструменты→Программатор" необходимо выбрать из предлагаемого списка тот программатор, который предполагаете использовать для загрузки программы в модуль.
Запустите компиляцию программы, выбрав пункт меню "Скетч→Проверить/ Компилировать". После успешного завершения компиляции подключите программатор к разъёму программирования модуля Arduino Pro Mini и к разъёму USB компьютера. На плате Arduino Pro Mini должен включиться светодиод LED1. Выберите пункт меню "Скетча Загрузить через программатор". Если загрузка пройдёт успешно, о чём будет сообщено в нижней части окна программы, устройство начнёт подавать звуковые сигналы, после чего программатор можно отключить.
Теперь пришло время включить устройство и опробовать его работу, не устанавливая подставку на корпус. Включив вилку в сетевую розетку, подключите паяльник к розетке XS1 и включите устройство выключателем SA1. Для первой оценки нормальной работы преобразователя достаточно свечения светодиода HL1 устройства, а также светодиода LED1 на модуле Arduino.
Цифровым мультиметром измерьте постоянное напряжение между проводами, соединяющими плату выпрямителя с платой управления. Оно должно быть не менее 36 В и не более 45 В. Чрезмерно высокое напряжение будет способствовать сильному нагреву транзистора VT1.
Измерьте выходное напряжение стабилизатора на эмиттере транзистора VT1 относительно общего провода (минусового вывода конденсатора C7). Оно должно быть не менее 8,5 В и не более 9,5 В, иначе следует подобрать сопротивление резистора R5.
Выключите устройство выключателем SA1 и подключите параллельно паяльнику мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения на пределе не менее 100 В. После включения устройства мультиметр покажет, как нарастает до максимума напряжение на паяльнике. При этом светодиод HL1 должен светить непрерывно. Для ускорения нагрева напряжение будет оставаться максимальным около минуты. За это время микроконтроллер модуля Arduino вычислит сопротивление нагревателя паяльника, используя измеренные значения напряжения и тока. Поскольку даже однотипные паяльники могут иметь нагреватели разного сопротивления, при замене паяльника необходимо выключать и вновь включать устройство, чтобы оно могло измерить его сопротивление.
Далее устройство перейдёт в режим 3 с выводом короткого звукового сигнала. Светодиод сигнализирует об этом трёхкратным миганием. Мультиметр покажет снижение напряжения, которое устройство станет регулировать, поддерживая мощность нагревателя равной установленной для этого режима.
Нажатиями на кнопку SB1 необходимо убедиться, что возможно включение всех пяти режимов. Каждое нажатие должно сопровождаться звуковым сигналом. Число миганий светодиода HL1 после него должно быть равно номеру режима. Убедившись по мультиметру, что процесс регулирования напряжения не носит колебательного характера, можно переходить к следующему режиму. По достижении режима 5 нажатие на кнопку включит режим 4 и далее в порядке уменьшения номера. В режиме 1 нажатие на кнопку установит режим 2 и далее до режима 5.
Отключите мультиметр, установите режим 3 и проверьте устройство на обнаружение обрыва паяльника и замыкания идущих к нему проводов. Для проверки на обрыв извлеките вилку паяльника из розетки XS1, не выключая устройство. Должен быть подан характерный звуковой сигнал, а светодиод HL1 должен мигнуть дважды. После этого устройство станет периодически проверять, не восстановлена ли цепь паяльника, переходя в установленный режим и выключая звуковую сигнализацию. Если вставить вилку паяльника обратно в розетку XS1, устройство, обнаружив это, перейдёт в нормальный режим работы.
Для проверки обнаружения замыкания отключите устройство от сети, извлеките вилку паяльника из розетки XS1 и соедините её гнёзда проволочной перемычкой. После включения в сеть устройство должно, обнаружив замыкание, подать звуковой сигнал и дважды кратковременно выключить светодиод HL1. Дальнейшие проверки на отсутствие замыкания не производятся. Восстановить работу устройства можно только выключением и последующим включением сетевого напряжения после устранения причины замыкания.
Используемые в устройстве компоненты можно заменить аналогами или компонентами, близкими по параметрам. Резисторы могут быть любого типа указанной на схеме мощности. Резисторы R5 и R6 рекомендуется применить с допуском по сопротивлению ±1 %. Конденсаторы C5, C6, C8, C9 - керамические. Для переключения режимов применена тактовая кнопка TS-A3PV-130 с толкателем длиной 7 мм. Светодиод HL1 может быть любого типа и цвета.
В качестве звукового сигнализатора HA1 установлен пьезоэлемент FTBD-20T-3,9A1 диаметром 20 мм с резонансной частотой 3,9 кГц. При необходимости можно использовать пьезоэлемент с другой резонансной частотой, если его габариты этому не препятствуют. Новое значение частоты следует указать в программе. Для этого, открыв файл Reg_Sold.ino в Arduino IDE, найдите в нём строку
#define REZ_FREQ 3900.
В ней нужно заменить число 3900 новым значением резонансной частоты пьезоэлемента в герцах. Откомпилиров изменённую программу, загрузите её в микроконтроллер описанным выше способом.
Программа микроконтроллера находится здесь.
Автор: А. Дымов, г. Оренбург