Hakko 907 Soldeerbout Controller – DIY Arduino Voeding & LED Display

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• Soldeerbout (standaard)

Apps en online diensten

• Arduino IDE

Over dit project

Disclaimer

Dit is de tweede release van de controller-software. Enkele bugs zijn opgelost, een nieuw menu is geïmplementeerd. Deze controller wordt niet langer ondersteund. Voor wie een nieuwe soldeercontroller vanaf nul wil bouwen, wordt ten zeerste aangeraden de andere versie van de soldeercontroller te bouwen die hier beschikbaar is. Als u de controller heeft gebouwd volgens de eerste release van dit artikel, werkt u de firmware dan bij. Het is noodzakelijk om de afstelprocedure nogmaals uit te voeren na de firmware-upgrade.

Alles begon met een idee

Toen ik op internet zocht naar interessante projecten, raakte het handgemaakte soldeerstation-project me diep. Het project was tegelijkertijd niet echt gecompliceerd, goed gedocumenteerd en zeer nuttig. Ik gebruikte een standaard soldeerbout zonder enige controller en kon me het verschil tussen een generieke bout en deze niet voorstellen. Dus het was een briljant idee om een eigen controller te bouwen om het uit te proberen.

Het eerste probleem waar ik tegenaan liep, was de connector op de soldeerbout. Deze was zo zelden gebruikt dat ik de passende socket niet kon vinden, dus ik gebruikte een ander connectorpaar dat aan de specificaties van de soldeerbout voldood. Deze connector is de aviation plug GX16-5, genoemd in de onderdelenlijst. Toen alle onderdelen per post waren geleverd, kon ik mijn eigen soldeercontroller bouwen.

Belangrijkste kenmerken van mijn controller

• De PID-methode is geïmplementeerd om de temperatuur van de soldeerbout constant te houden. De bout bereikt de temperatuur in ongeveer 30 seconden en houdt deze binnen 3 graden Celsius.
• De controller houdt de temperatuur stand, zelfs bij zware belasting, omdat het PID-algoritme zeer gevoelig is en de toegevoerde stroom snel kan verhogen.
• De controller ondersteunt twee werkmodi: temperatuurmode en vermogensmode.
• De controller implementeert een versnelde rotary encoder. Bij langzaam draaien verandert de temperatuurinstelling met 1 graad, bij snel draaien met 5 graden.
• De temperatuur wordt opgeslagen in de Arduino EEPROM na gebruik van de soldeerbout, voor zover de instelling is gewijzigd.
• De controller bewaart twee aanpasbare instellingen in de EEPROM: displayhelderheid en temperatureenheden (Celsius of Fahrenheit).
• De controller gebruikt een ringbuffer om parameters in de Arduino EEPROM op te slaan, wat de levensduur van de EEPROM vergroot.
• De controller heeft een calibratiemode om de variabele weerstand (zie schema en beschrijving later) af te stellen en de temperatuurinstellingen te kalibreren. Deze mode biedt hulp tijdens de opstelprocedure.

Het controllermenu

De controller heeft verschillende modi:

• Standby-modus
• Hoofdwerkmodus (temperatuur behouden)
• Vermogensmodus (toegevoegd vermogen behouden)
• Instelmodus
• Afstelmodus (soldeercontroller kalibratie)

Standby-modus: Bij inschakeling is de standby-modus actief. De soldeerbout is uitgeschakeld en 'OFF' wordt getoond op het hoofsscherm. Soms wordt de temperatuurinstelling getoond ('t.' symbool in het linkere segment). De gewenste temperatuur kan ingesteld worden door de encoder te draaien. Als de bout eerder is gebruikt, toont de indicator in standby-modus een animatie van het 'afkoelproces' en de LED-balk geeft aan hoe heet de bout nog is. Wanneer de bout koud is, wordt 'C0Ld' getoond.

Hoofdwerkmodus: Druk licht op de encoder om de soldeerbout in te schakelen. De controller houdt nu de temperatuur dicht bij de ingestelde waarde. Door de encoder te draaien kunt u de gewenste temperatuur wijzigen. Het hoofsscherm toont de ingestelde temperatuur (symbool 't.' in het linkere cijfer) of de actuele bouttemperatuur. De LED-balk toont het toegevoegde vermogen. Druk licht op de encoder om terug te keren naar standby-modus.

Vermogensmodus: Houd de encoder ingedrukt terwijl de controller in de hoofdmodus is. In de vermogensmodus kunt u het vermogen handmatig instellen door de encoder te draaien. Het hoofsscherm toont de bouttemperatuur, de LED-balk het vermogen. Lang indrukken van de encoder keert terug naar de hoofdmodus.

Instelmodus: Houd de encoder ingedrukt in standby-modus. In de instelmodus kunnen configuratieparameters worden aangepast. Er zijn 5 menu-items:

• Temperatureenheden ('Un. C/F')
• Displayhelderheid ('br. [0-15]')
• Boutkalibratie ('tunE')
• Wijzigingen opslaan ('APLy')
• Wijzigingen annuleren ('CACL')

Draaien selecteert het menu-item. Licht indrukken wijzigt de geselecteerde parameter. Na aanpassen keert u met een nieuwe lichte druk terug naar het menu. Lang indrukken keert terug naar standby-modus en slaat de parameters op in de EEPROM. U kunt ook opslaan door licht te drukken op 'Apply'. Om zonder wijzigingen terug te keren naar de hoofdmodus, wacht u 30 seconden of selecteer 'cancel'.

De cruciale schemawijziging voor sensoruitlezing

Het elektrschema van deze controller heeft kleine wijzigingen ten opzichte van het origineel. Ten eerste gebruikt mijn Hakko 907-handvat een thermistor, geen thermocouple, voor temperatuurmeting. Dit betekent dat het schema voor het uitlezen van de temperatuur moet worden aangepast, zoals hieronder getoond.

De Hakko 907-handvat heeft een andere sensorweerstand: ongeveer 50 ohm koud, stijgend naar ongeveer 200 ohm bij 400°C. Andere handvatten kunnen andere parameters hebben, daarom besloot ik een variabele weerstand te gebruiken om de versterker LM358N af te stellen. Deze variabele weerstand moet als volgt worden afgesteld: wanneer de bout heet is, moet de uitgangsspanning ongeveer 4 volt bedragen (uitlezing van A0-pin op de Arduino is 700).

Opmerking bij de tweede release: De versterker LM358N is niet erg nauwkeurig. De temperatuuruitlezingen schommelen met deze versterker. Als u een nieuwe controller gaat bouwen, wordt aangeraden een andere hardwareversie te gebruiken of de versterker te vervangen door een nauwkeurigere, zoals de AD822, LT1013 of LMC6462.

Om de kalibratieprocedure te vereenvoudigen, is de afstelmodus in de controller geïmplementeerd. De afstelmodus kan worden gestart vanuit het instelmenu.

De kalibratieprocedure heeft twee doelen: de variabele weerstand afstellen en de formules berekenen die interne temperatuuruitlezingen omzetten naar Celsius of Fahrenheit. De bouttemperatuur wordt gemeten in interne eenheden 0-1024 door de A0-pin van de Arduino uit te lezen. Het is niet handig om interne eenheden te gebruiken, dus moeten we deze vertalen naar menselijk leesbare waarden.

Afstelmodus

U hebt een extern thermometer nodig om de controller te kalibreren.

In de afstelmodus kunt u de variabele weerstand afstellen en de temperatuuruitlezingen van de controller kalibreren. In de programmaschets wordt aangenomen dat het temperatuurbereik van de soldeerbout 180-400°C is. Dit interval kan worden gewijzigd door constanten in het programma aan te passen.

Het afstelmenu heeft de volgende 5 items:

• Bovenste temperatuur afstellen (bovenste blokje in linkere segment).
• Onderste temperatuur afstellen (onderste blokje in linkere segment).
• Standaardwaarden naar EEPROM schrijven ('dEFt').
• Kalibratiegegevens opslaan ('APLy').
• Terug naar vorig menu zonder wijzigingen ('CACL').

De getallen in de eerste twee menu-items geven de sensoruitlezingen voor de bovenste en onderste temperatuur. Aanvankelijk zijn de waarden nul.

Wanneer de afstelmodus geactiveerd is, moet u de maximum- en minimumtemperatuur instellen. Eerst de maximumtemperatuur. De controller toont de temperatuuruitlezingen in interne eenheden in deze modus. Draai de encoder om het vermogen aan te passen om 400°C te behouden (gebruik extern thermometer). Aanvankelijk kunt u het vermogen maximaal verhogen om de opwarming te versnellen, daarna verlagen om de temperatuur op 400°C te stabiliseren.

Draai nu de variabele weerstand om een uitlezing van ongeveer 700 te krijgen. Zorg ervoor dat dit niet de maximumuitlezing is, draai de variabele weerstand naar 730-750, en keer terug naar 700. Dit is belangrijk omdat de controller temperaturen hoger dan de maximumwaarde moet kunnen meten.

Wanneer de variabele weerstand is afgesteld, druk licht op de encoder. Nu is het de beurt aan de minimumtemperatuur, 180°C. Draai de encoder om het vermogen te verlagen om 180°C te behouden, en druk dan lang op de encoder om de wijzigingen op te slaan of selecteer 'APLy' uit het menu. De controller slaat de interne temperatuuruitlezingen voor 400 en 180°C op. Deze gegevens worden gebruikt om interne uitlezingen om te zetten naar Celsius (of Fahrenheit) graden.

De kleine schemawijziging voor de soldeerboutverwarming

Mijn vriend adviseerde een andere schemawijziging om de levensduur van de voedingscondensatoren te verlengen. Zoals u op de onderstaande afbeelding kunt zien, implementeert het schema een inductie om de piekstroom te beperken wanneer de PWM de MOSFET-transistor activeert.

De L1-inductie is een ferriet kern van ongeveer 2 cm diameter met 12 windingen van 1 mm draad. De diode 1N5408 verwijderd de energie uit de L1-inductie wanneer de MOSFET gesloten is. Ik hoop dat dit advies de levensduur van de voeding verlengt. Deze inductie kan vervangen worden door een rechte draad als u niet wilt knopen.

Conclusie

Het is een grote genoegen om met een geregelde soldeerbout te werken. Hij opwart snel en houdt de temperatuur geschikt voor de situatie.

Code

Broncode soldeercontroller

https://github.com/sfrwmaker/soldering_controller/blob/master/soldering_station.ino

Schema's