Часть 1. Управление самодельной паяльной станцией.

У многих мастеров работающих с электроникой в какой-то момент возникает необходимость паять микросхемы форм-фактора BGA. Для работы с такими микросхемами обычно требуется специализированное паяльное оборудование. Оборудование разного функционала и ценового диапазона сейчас не сложно найти в сети интернет.  Можно купить как в России, так и в большой торговой площадке - Китае. Данная статья не ставит свой целью выбор готового оборудования. Мы с Вами попробуем создать не дорогой и вместе с тем качественный контроллер для управления самодельной станцией.

Типичным примером для решения управления нагревателями на многих форумах рекомендуют купить уже готовые промышленные контроллеры для управления нагревателя.
Самая типичная схема это : простенький контроллер для регулировки нижнего нагревателя и программируемый для регулировке верхнего нагревателя. При всей простоте (казалось бы) данной схемы там есть свои подводные камни.

• Первое это то,  что одними контроллерами там не обойтись нужны как минимум еще твердотельные реле для непосредственного управления нагрузкой.
• Второе – оба эти контроллера не могут работать совместно дополняя друг друга. Каждый из них имеет собственный алгоритм управления. Да и собственно вся Ваша работа по созданию собственного контроллера будет заключатся в работе с монтажными проводами. М же попробуем предложить другое решение.

Но на первом этапе мы должны с Вами определится в мощности нижнего нагревателя . Почему именно нижнего ? По той простой причине, что именно он создаёт самую большую нагрузку на наш блок управления.
Второй этап – каким образом мы будем регулировать сами нагреватели. Выделим два основных метода – с помощью реле (включил-выключил) и с помощью ШИМ регулирования с использованием симисторов. Забегая вперёд скажу, что мы предпочитаем именно ШИМ регулирование.
Третий этап – с помощью чего мы будем измерять температуру. ИК датчик, терморезистор или термопара. В данном случае мы останавливаемся на термопаре. Можно также в будущем использовать ИК датчики с эмуляцией термопары или передачи данных по UART.
Собирать мы будем на базе доступных модулей. Не будем заниматься проектирование плат, заказом и прочими вещами. Постараемся максимально упростить задачу по подбору оборудования.
Итак будем собирать прежде всего блок управления нагрузкой . Именно он будет посредником между контроллером управления и нагревательными элементами. Как ранее было написано есть два варианта – релейный модуль

На изображении показан двух-канальный релейный модуль предназначенный для управления нагрузкой в 10 Ампер. Думаю , если Вы делаете обычную паяльную станцию для работы с платами  компьютеров, ноутбуков и т.д. То 10 Ампер по каналу вполне хватит. При необходимости можно приобрести раздельно релейные модули . Один на нижний нагреватель (доступны до 30 Ампер) и один на верхний. Но опять таки скажу , что мы предпочитаем ШИМ регулирование. Поэтому перейдём к решению на базе симисторного  управления.

На изображении модуль управления с помощью симистора. Однако в таком виде его использовать не получится . Вам потребуется вынести симистор на систему охлаждения (выпаять, припаять провода необходимой длинны ). В противном случае симистор при большой нагрузке сильно нагреется и выйдет из строя. Вся остальная обвязка на плате есть.
Давайте чуть более подробно остановимся на данной системе управления  нагрузкой.  Для управления нагрузкой, как  мы видим используется симистор.

Желательно использовать симисторы с внутренней изоляцией. В противном случае Вам придётся использовать изолирующие прокладки и втулки при креплении симистора к системе охлаждения. Безусловно мы с Вами не можем подключить симистор напрямую к микроконтроллеру для управления . Напряжение управления симистора 220 вольт. Внизу дана схема маркировки симистора для облегчения подбора под Ваши нужды.

Подобрав нужную Вам модель симистора Вы можете уже дальше выстраивать схему управления. Как было написано выше непосредственно с микроконтроллера управлять симистором не получиться. Для управления им требуется создать схему при которой была бы гальваническая развязка и осуществлялось управления малым током. Безусловно мы не будем рассматривать здесь управление с использованием трансформаторов. Пойдём по пути использования оптопар. Что кстати и можно было заметить на выше приведённой фотографии платы управления нагрузкой. Наиболее оптимальной является схема использования оптопар с учетом перехода через ноль (для желающих более подробно  узнать о переходе через ноль  - посмотрите в поисковике). Мы используем в своей работе обычно ниже приведённые оптопары.

 В принципе в даташите на данные микросхемы имеется схема их включения в управление симистором.

Именно по данной схеме и собрана плата управления нагрузкой представленная на фотографии выше. Исходя из данной схемы мы с Вами видим что с одной стороны на оптопару приходят сигналы с контроллера (левая сторона .  Vcc – вывод непосредственно идущий к микроконтроллеру. Он подключен через сопротивление R – мы используем 470 Ом.) С правой стороны схемы подключается уже непосредственно нагрузка. Необходимо отметить , что на нагрузке общий провод уже подключен к сети питания 220 вольт. Непосредственно через симистор проходит  подключение второго провода идущего на нагрузку. Кабель от 220 вольт заходит в точку – HOT и нагрузка подключается к контакту LOAD.  Таким образом мы можем управлять подключенными нагревательными элементами непосредственно с микроконтроллера. Соответственно для управления нижним нагревателем и верхним нам  понадобиться собрать две такие платы управления. Либо приобрести две готовые платы управления.
Безусловно при самостоятельной сборке все обойдется несколько дешевле. Все элементы управления доступны в подавляющем большинстве магазинов торгующих электронными компонентами. Но при самостоятельной сборке необходимо исходить из возможности изготовления платы. Хотя в данном случае (для платы управления нагрузкой) можно использовать и универсальную плату . Например такого плана.

Мы используем в своей работе иные платы. Платы собственного изготовления , которые содержат в себе помимо управления нагрузкой также места под датчики и разъемы подключения, подключение питания микроконтроллера .

В следующей статьe рассмотрим использование датчиков и приготовим полностью управление нагрузкой и датчиками к подключению микроконтроллера.