Cyfrowa stacja lutowniczaKRL1
P R O J E T Y
Cyfrowa stacja
lutownicza RL1, część 2
AVT 987
Stację lutowniczą umożliwiającą
ustawienie wybranej temperatury
w sposób analogowy za pomocą
potencjometru można nabyć
już za około 300 zł. Trzeba
jednak pamiętać, że proste
stacje wykorzystują do regulacji
temperatury najczęściej regulację
dwustanową typu załącz
wyłącz, przez co temperatura
grota może oscylować wokół
ustawionej wartości nawet
o kilkadziesiąt stopni.
Rekomendacje: Montaż i uruchomienie iż wzmocnienie wzmacniacza moż-
Stację lutowniczą umieszczono na skorygować w sposób cyfrowy,
lutownica to podstawowe
w obudowie po starym zasilaczu w torze wzmacniacza OP07 (U6), ze
narzędzie elektronika; wykonanie
komputerowym ATX. W przedniej względu na współczynnik tempera-
stacji według poniższego projektu
części obudowy zostały wywier- turowy zaleca się używanie rezy-
cone otwory na klawisze oraz zo- storów o tolerancji 1%. Po zmonto-
pozwoli zaoszczędzić trochę
stał wycięty otwór na wyświetlacz waniu obu płytek drukowanych na-
funduszy.
LCD 2x16. Transformator TST100 leży je zamocować za pomocą śrub
przymocowano za pomocą odpo- wewnątrz obudowy, a następnie po-
wiednich śrub tak, aby jego śro- łączyć je między sobą za pomocą
dek ciężkości znalazł się w środ- odpowiednich złącz szpilkowych.
ku obudowy. Urządzenie zostało Uruchamianie lutownicy rozpoczy-
zmontowane na dwóch oddzielnych namy od bloku zasilacza poprzez
płytkach drukowanych jedna płyt- sprawdzenie poprawności napięć
ka zawiera blok sterownika wraz zasilających ą9 V oraz +5 V. Po
z wyświetlaczem i klawiaturą, na- upewnieniu się, że napięcia zasi-
tomiast druga płytka zawiera blok lające są poprawne przystępujemy
zasilaczy i sterowania mocy. Blok do sprawdzenia przebiegu na linii
sterownika został zamocowany bez- ZCD, na której powinien występo-
pośrednio do płyty czołowej urzą- wać przebieg prostokątny o częstotli-
dzenia za pomocą kołków dystanso- wości 50 Hz. W następnej kolejno-
wych. Schematy montażowe płytek ści możemy sprawdzić poprawność
przedstawiono na rys. 4 i 5. Płytki działania bloku sterowania grzałki,
zostały wykonane jako jednostron- w tym celu możemy połączyć na
ne, dlatego montaż rozpoczynamy chwilę wejście optotriaka MOC3020
od wlutowaniu zworek wykonanych (Q1) GRZ z wyjściem ZCD kompa-
PODSTAWOWE PARAMETRY
z kawałków drutu. Następnie mon- ratora i sprawdzić czy na zaciskach
tujemy elementy SMD, a po nich grzałki lutownicy występuje około
" Współpraca z dowolną lutownicą na
napięcie 24 V wykorzystującą jako czujnik pozostałe elementy przewlekane połowa wartości napięcia zasilające-
temperatury termoparę typu K (na przykład
w kolejności od najmniejszych do go. Po uruchomieniu bloku zasila-
Pensol SL1)
największych. Triak BT136 (TY1) cza przystępujemy do uruchomienia
" Regulacja PID zapewniająca dużą stabil-
należy wyposażyć w mały radia- płytki sterownika  rozpoczynamy
ność temperatury
tor, ponieważ podczas pracy trochę od sprawdzenia poprawności oraz
" Dokładność pomiaru temperatury: 1oC
" Zakres regulacji temperatury 80...450oC
się nagrzewa. Jeżeli nie będziemy wyznaczenia wzmocnienia toru
" Funkcja SLEEP redukująca utlenianie grota
używać podświetlania wyświetla- wzmacniacza termopary. W tym celu
" Samostrojenie regulatora dostosowujące
cza, na stabilizator 7805 (U3) nie na wejście zacisków wzmacniacza
nastawy regulatora PID do lutownicy
będzie konieczny radiator. Pomimo termopary podłączamy napięcie sta-
Elektronika Praktyczna 8/2007
25
Cyfrowa stacja lutownicza RL1
czas kalibracji regulato-
ra. Wartość wzmocnienia
wzmacniacza możemy
także wyznaczyć mie-
rząc rezystancję rezysto-
rów R4 i R5 tuż przed
wlutowaniem, a następ-
nie wyliczyć wzmocnie-
nie według wzoru k=1
+ R4/R5. Po uruchomie-
niu toru analogowego
lutownicy przystępujemy
do zaprogramowania mi-
krokontrolera ATmega8
(U1) za pomocą pro-
gramatora ISP. W tym
celu do złącza J1 nale-
ży podłączyć programa-
tor ISP, a na komputerze
PC uruchomić program
umożliwiający zaprogra-
mowanie procesora, np.
PonyProg. Po wybraniu Rys. 5.Rozmieszczenie elementów na
odpowiedniego typu pro- płytce zasilacza
cesora (ATmega8) należy
go zaprogramować wy- jest aktualna temperatura grota lu-
korzystując pliki rl1.hex townicy (Tw) oraz procentowa moc,
oraz rl1.epp zawierają- z jaką w danej chwili pracuje grzał-
ce odpowiednio zawar- ka (P). W dolnej linii wyświetlana
tość pamięci Flash oraz jest natomiast ustawiona tempera-
EEPROM procesora. Po tura lutowania (Tz) oraz stan pra-
zaprogramowaniu nale- cy (On/Sleep/Off), w jakim znajduje
ży jeszcze odpowiednio się regulator. Wciśnięcie klawisza
ustawić bity FUSE pro- MNU powoduje zmianę trybu pracy
cesora, tak jak przedsta- lutownicy po kolei na On, Sleep,
wiono na rys. 6. Off. W przypadku, gdy lutownica
Po zaprogramowaniu znajduje się w trybie On, zadana
i zweryfikowaniu zawar- temperatura utrzymywana jest na
tości pamięci mikrokon- określonym poziomie  jest to nor-
trolera możemy odłączyć malny tryb wykorzystywany podczas
programator, a następnie lutowania. Jeżeli chcemy na chwilę
włączyć ponownie na- przerwać lutowanie, w celu zapobie-
pięcie zasilające. Po tym żenia utlenianiu grota przechodzimy
powinien pojawić się w tryb Sleep. Wówczas temperatura
ekran powitalny, a na- grota jest obniżana o połowę. Je-
stępnie menu główne. żeli natomiast chcemy na dłuższy
Po tej czynności lutow- okres przerwać lutowanie, wówczas
nica jest już prawie go- możemy wyłączyć lutownicę wybie-
towa do pracy należy rając tryb Off. Wciśnięcie klawisza
jeszcze uruchomić pro- + lub  powoduje zwiększenie lub
ces samonastrajania, czy- zmniejszenie zadanej temperatury
li automatycznego dobo- o 1�C, natomiast dłuższe przytrzy-
Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce ru nastaw regulatora do manie jednego z klawiszy powoduje
sterownika posiadanej lutownicy. cykliczne zwiększanie/zmniejszanie
temperatury o 10�C. Równoczesne
łe o wartości 10...20 mV, a następ- Obsługa urządzenia wciśnięcie klawiszy + i  powoduje
nie mierzymy woltomierzem napię- Użytkowanie lutownicy jest bar- przejście do trybu kalibracji wzmac-
cie na wyjściu. Powinno mieć ono dzo proste i sprowadza się tylko do niacza termopary (Ku) oraz wyświe-
wartość odpowiednio około 1...2 V. ustawienia żądanej temperatury kla- tlenia nastaw regulatora PID. Będąc
Jeżeli znamy napięcie wyjściowe wiszami + i  oraz sterownia try- w tym trybie klawiszem MNU prze-
i wejściowe, możemy wyznaczyć bem pracy lutownicy On/Sleep/Off chodzimy przez kolejne nastawy re-
wzmocnienie wzmacniacza według za pomocą klawisza MNU Podczas gulatora, do których należą:
wzoru k=Uwy/Uwe, którą następ- wyświetlania menu głównego, w gór-  wzmocnienie wzmacniacza ter-
nie będziemy musieli wpisać pod- nej linii wyświetlacza wyświetlana mopary Ku
Elektronika Praktyczna 8/2007
26
Cyfrowa stacja lutownicza RL1
Rys. 6. Ustawienie fusebit ów podczas programowania mikrokontrolera
 nastawy członu proporcjonalnego ście minut, a po jego zakończeniu
Kp regulatora PID na wyświetlaczu jest wyświetlany
 nastawy członu całkującego Ti komunikat AutoSet Success  Press
regulatora PID Any Key informujący o prawidłowym
 nastawy członu różniczkującego procesie doboru nastaw. Wyznaczo-
Td regulatora PID ne nastawy regulatora po zakoń-
 czas cyklu Tp regulatora PID czeniu procesu są zapisywane do
W momencie, gdy wyświetlane nieulotnej pamięci EEPROM. Czasa-
jest wzmocnienie wzmacniacza ter- mi może się zdarzyć, że z powodu
mopary, klawiszami + i  może- zakłóceń proces samonastrajania nie
my ustawić pożądane wzmocnienie powiedzie się. Wówczas na ekranie
wzmacniacza, zgodnie z wcześniej pojawi się komunikat AutoSet Failed
wyliczonym wzmocnieniem wyzna-  Press Any Key. W takim przypad-
czonym podczas procesu urucha- ku po wychłodzeniu lutownicy do
miania urządzenia. Krótkie przytrzy- temperatury pokojowej proces auto-
manie klawisza powoduje zmianę matycznego doboru nastaw należy
wzmocnienia o 0,1, natomiast dłuż- powtórzyć.
sze przytrzymanie zmienia wzmoc- Uwaga! Musimy pamiętać, aby
nienie o 0,5. Z uwagi na niewystar- proces samonastrajania rozpoczynać
czająca ilość pamięci Flash mikro- w momencie, gdy lutownica jest
kontrolera, nastawy regulatora PID całkowicie zimna i posiada tempe-
nie mogą być zmieniane ręcznie raturę otoczenia. Jeżeli tak nie jest,
 są one ustalane tylko w procesie wówczas proces doboru nastaw jest
samonastrajania i są wyświetlane zafałszowany i uzyskane w ten spo-
tylko w celach informacyjno dydak- sób nastawy nie będą optymalne.
tycznych.
Przy pierwszym uruchomieniu Zakończenie
lutownicy należy przeprowadzić Podczas projektowania lutownicy,
proces kalibracji toru wzmocnienia planowano wprowadzenie automa-
wzmacniacza oraz uruchomić proce- tycznego wykrywania przerwy w lu-
durę automatycznego doboru nastaw towaniu, która miała spowodować
regulatora PID. Natomiast w przy- automatyczne obniżenie temperatury
padku samej wymiany lutownicy lutowania o połowę, jednak z powo-
na inny typ wystarczy tylko prze- du ograniczonej pojemności pamięci
prowadzić sam proces automatycz- Flash mikrokontrolera ATmega8 nie
nego doboru nastaw (samostrojenia). udało się zaimplementować tego al-
Jeżeli już wyznaczyliśmy wzmocnie- gorytmu. Podobnie z powodu braku
nie toru wzmacniacza pomiarowego pamięci nie udało się wprowadzić
(co zostało opisane wcześniej), na- możliwości ręcznego wpisywania
leży wpisać wartość wzmocnienia nastaw parametrów regulatora PID.
toru do ustawień lutownicy. W tym Po wymianie mikrokontrolera na
celu po włączeniu stacji naciskamy ATmega168 zawierającego 16 kB
równocześnie klawisze + i  , co pamięci Flash istnieje możliwość
spowoduje wyświetlenie na ekra- dalszej rozbudowy oprogramowa-
nie wzmocnienia Ku. Będąc w tym nia lutownicy o wyżej wspomniane
menu, klawiszami + i  należy funkcje. Jak pokazały praktyczne
ustawić wyliczone wzmocnienie próby, brak tych funkcji nie jest
toru pomiarowego. Po wprowadze- uciążliwy i opisana tutaj lutownica
niu wartości wzmocnienia toru po- służy w warsztacie autora już przez
miarowego przystępujemy do jed- 2 lata. Zastosowany w lutownicy al-
norazowego procesu doboru nastaw gorytm PID będzie szczegółowo opi-
regulatora. Aby uruchomić proces sany w odrębnym cyklu artykułów
samonastrajania, należy równocze- zaprezentowanych na łamach EP.
śnie wcisnąć przyciski MNU oraz Lucjan Bryndza, EP
 . Proces ten trwa nawet kilkana- [e-mail]
Elektronika Praktyczna 8/2007
27