Lukey 852D+: Изгой, или верный помощник.

Автор: ALEXLAB
Опубликовано 05.09.2018
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2018!"

Губит людей не пиво - губит людей вода!,
а вот губке, для очистки паяльника - водные процедуры весьма полезны...

     Здравствуйте, товарищи! В первую очередь хочу поздравить Кота с юбилеем! И желаю ему гору мышей, море валерьянки и чтоб здоровья на это всё хватило!

     Про эту паяльную станцию уже написано столько, что казалось бы, и добавить уже нечего. У данной китайской барышни достаточно недостатков, но их описания и методы устранения разбросаны по всемирной паутине, как после атомного взрыва. Поэтому, я возьму на себя ответственность, и попробую "всё это дело" систематизировать, плюс, привнести свои идеи, свои вариации чужих идей, и отобразить в данной статье. Итак: технологический процесс превращения золушки в принцессу! - Поехали!

     Для начала, как и полагается для такого рода статей, дисклеймер:

!!! Некоторые решения, представленные в настоящей статье являются достаточно "смелыми" в техническом плане. Их некорректное повторение в своих конструкциях может привести к серьезным последствиям: начиная от выхода оборудования из строя, и кончая летальным исходом от поражения электрическим током. Поэтому, автор не несет ответственности за Ваши действия, а лишь наслаждается и делится результатом действий своих.

     Пролог.

     Данная паяльная станция была приобретена в далеком 2005-м году. Она относится к первым поколениям, с чисто аналоговой схемотехникой (можно сказать: "тёплая, ламповая" паяльная станция), и собрана из комплектующих двух других самостоятельных станций: "Lukey 800" (термофен) и "Lukey 836" (паяльник). В отличие от нынешних "поделок", в те времена наши товарищи из "поднебесной" не скупились на металл для массивной подставки паяльника с мягкими резиновыми ножками, на оригинальный нагревательный элемент "HAKKO A1321" (который, кстати, служит по сей день), на четвёртый перевернутый сегмент дисплея, отображающий "^оС", на полноценную воздушную помпу, с демпферами из нормальной резины, а не той, что через год превращается непонятно во что (точнее, понятно :)) и электронные компоненты, многие из которых - оригинальные. В остальном - всё не так радужно: схемотехника, элементы управления, разъёмы, проводка и т.д., и т.п. Обо всем этом по-порядку:

     Часть I. Паяльник.

     Всем известная проблема: Плохая теплопередача от нагревателя к жалу, а также низкая теплоёмкость жал "900М", по крайней мере тех, что идут в комплекте со станцией. Эту проблему, я для себя решил, применяя другие жала, одной, "широко известной в узких кругах", фирмы:

     Хвостовик этих жал несколько больше в диаметре и на 10мм длиннее, чем у жал "900М", что обеспечивает отличную теплопередачу. Упорная вальцованная втулка (отмечено красным), должна быть укорочена для оптимальной "посадки" жала. Также необходимо, любым из доступных способов, проточить хвостовик жала снаружи, уменьшив его диаметр в самой широкой части примерно на 0,5мм. Иначе, из-за образования нагара (в процессе работы), извлечь жало (в процессе замены) из держателя будет проблематично, а то, и вовсе невозможно. На фото видно, что это никак не влияет на разрушение самого жала - разрушению подвергается только крайняя часть хвостовика в самой горячей зоне нагревателя, недоступной для жал "900М":

     Соединительный китайский кабель вместе с ненавистным разъёмом Mini-DIN 6 был отправлен на помойку. Вместо него появился кабель собственной конструкции, представляющий собой комбинацию 2-х жил МГТФ 0.12 (термопара) и 2-х жил МГШВ 0.35 (нагреватель) в экранирующей оплетке (заземление) и внешней изоляционной оболочке от кабеля КММ 4х0.35. Для защиты кабеля от преждевременных изломов здесь, и на других соединениях станции, я использовал вальцованный отрезок нужной длины с пружиной от металлического аудио-разъёма типа "mono-jack 6.3 mm", ибо самые дешёвые из них по-прямому назначению всё равно никуда не годятся:

     Разъёмы серии GX16-x, являются самым распространённым вариантом при замене разъёма Mini-DIN 6, а в некоторых моделях паяльных станций, применены по умолчанию. Я и сам их использовал продолжительное время, но когда я увидел их "старшую" серию GX25-x, подумал: "Вот, это именно то, что необходимо для реализации давних идей":

     Теперь перейдем к схемотехнике. В своё время, на просторах всемирной паутины мне удалось раздобыть комплект схем, наиболее подходящий к моей станции. Имеются некоторые отличия в позиционных обозначениях электронных компонентов и их номиналах, более похожие на опечатки. Поэтому я отрисовал собственный вариант, в соответствии со свой паяльной станцией. Абсолютно все схемы из этой статьи, в форматах P-Cad2002/pdf/png находятся в архиве. Рассматривать мы будем оба варианта - "исходный" и "исходный, исправленный" - на случай, если у кого-то ещё такая же станция:

!!! Примечание. Позиционные обозначения элементов, упоминающиеся далее в тексте, соответствуют "исходному" варианту схемы, и могут не соответствовать "исходному, исправленному" - соблюдайте внимательность!

     Глядя на почерневшую печатную плату, в местах установки 1-ваттных резисторов R14 и R15, стало понятно, что о КПД разработчики не сильно заботились. Поэтому элементы, выделенные красным, были заменены линейным стабилизатором LM7805, с соответствующей обвязкой для получения питающего напряжения +7.5В. Также было установлено малогабаритное реле, дабы аналоговый сигнал не блуждал по всей станции, собирая помехи, а сразу поступал на измерительный блок. Вот что из этого получилось:

     После внедрения указанных изменений, была произведена калибровка соответствия положения рукоятки регулировки температуры и отображаемой температуры на дисплее реальной температуре жала паяльника. Теперь не приходится выставлять 450^оС для комфортной работы :). А при отключённом разъёме паяльника, дисплей отображает "нули", а не "погоду на Марсе".

     Часть II. Термофен.

     Тут можно было бы сразу перейти к схемотехнике, потому как к остальным деталям у меня претензий нет, за исключением одного момента: С самого "рождения" станции, термофен связан с ней намертво, что обусловлено наличием воздушного канала. Этот момент доставляет определённые неудобства при транспортировке станции, проведении техобслуживания термофена и в других подобных ситуациях. Мировые производители паяльных станций решают эту проблему посредством разделения на электрический разъём и воздушный/вакуумный порт. Также встречаются примеры самодельной реализации этой задачи по той же методике. Однако я искал решение по принципу - "всё в одном", и разъём GX25-7, отлично подошёл для решения поставленной задачи:

     В качестве воздушного патрубка в штекере, применен отрезок латунной трубки подходящего диаметра от телескопической антенны. Диаметр отверстия патрубка выбирается исходя из условия расстояния до контактов не менее 1мм. Особенно, это касается контактов нагревателя, находящимися под напряжением 220В. У меня были опасения, что соединение штекер-гнездо будет обладать недостаточной герметичностью, и придётся устанавливать уплотнительную прокладку. Однако эти опасения не оправдались, а вот карболитовый блок контактов в штекере (фото №2, в группе) пришлось залить резиновым клеем "Момент" - там были действительно серьёзные воздушные потери. Соединение термофена с разъёмом выполнено по той же формуле, что и в случае с паяльником: комбинация из 2-х жил МГТФ 0.12 (термопара) и 3-х жил МГШВ 0.35 (нагреватель, заземление).

     Вот теперь можно переходить и к схемотехнике. Так же, как и в случае с паяльником, представлены два варианта схемы электрической принципиальной - "исходный" и "исходный, исправленный":

!!! Примечание. Позиционные обозначения элементов, упоминающиеся далее в тексте, соответствуют "исходному" варианту схемы, и могут не соответствовать "исходному, исправленному" - соблюдайте внимательность!

     То, что схемотехникой далеко не всё хорошо, стало понятно после удара электрическим током от блока индикации, в процессе калибровки термофена. Достаточно взглянуть на схему, чтобы понять почему потенциал 220В может находиться в цепи общего провода. Гальваническая развязка на оптосимисторах ОР1, ОР2 в этом случае теряет всякий смысл. Также занимательна цепь питания реле 12В от цепи 220В. А назначение элементов D9, R7, R25, R27, T4, для меня до сих пор остаётся загадкой. Безусловно, стоит отметить всеми известный 30-ти ваттный резистор, дарующий тепло в вашу мастерскую круглосуточно. Вот она, цена сэкономленного трансформатора дежурного питания. Трансформатор, в конечном итоге, был успешно установлен, а элементы, выделенные красным, исключены. Вместо параметрического стабилизатора на TL431, появился импульсный стабилизатор на LM2576, обеспечивающий питанием блок регулировки термофена, а также блок управления всей станцией (Часть IV). Это позволило развязать цепь общего провода на "горячую" и "холодную". Также значительно возрос КПД всей схемы, в целом. Вот, конечный результат:

     После внедрения указанных изменений, была произведена калибровка соответствия положения рукоятки регулировки температуры и отображаемой температуры на дисплее реальной температуре воздуха на выходе термофена. А также скорректированы: рабочий диапазон воздушной помпы и порог отключения термофена, равный 45^оС.

     Часть III. Гидравлическая помпа.

     Я думаю, все знают, что целлюлозная губка для очистки паяльника перед применением должна быть смочена водой. Однако, в процессе интенсивной работы, происходит быстрое обезвоживание губки из-за интенсивного испарения. Это мгновенно отражается на качестве удаления окислов с жала паяльника. В соответствии с первым законом "О подлости" это, как правило, происходит именно в тот момент, когда на столе остается ещё приличное количество SMD компонентов, которые необходимо установить на печатную плату, и вставать из-за стола как-то страшновато, да и, как любому порядочному Коту, попросту - лениво. Держать на столе ёмкость с водой - не лучший вариант, так как в один прекрасный момент она будет обязательно опрокинута, будучи оставлена "забытой-незакрытой". Нам и без этого хватает на рабочем месте разнообразных флюсов, растворителей, бензинов, спиртов и т.п. В результате воздействия вышеизложенных факторов, возникла авантюрная идея - подача воды от станции в "кормушку", где находится губка. Придумано - спроектировано - сделано. Что для этого необходимо? Резервуар для воды, гидравлическая помпа, ну и небольшая доработка подставки для паяльника.

     Резервуар спаян из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5мм и имеет размеры 145мм х 125мм х 60мм, что дает ёмкость примерно в 1л. В качестве горловины с крышкой для заливки воды, отлично подошел держатель предохранителя ДПК1-1, с небольшими доработками - в крышку был вмонтирован самодельный сапун для уравнивания давлений при расходе жидкости. Резервуар также оснащён кондуктивным датчиком уровня жидкости - "нижний/верхний". Готовый резервуар покрашен чёрной алкидной эмалью, на вид - вполне неплохо:

     Основой для гидравлической помпы стал перистальтический насос от струйного принтера, соединённый с электродвигателем через редуктор, взятыми оттуда же. Выбор именно такого решения обусловлен несколькими отличительными свойствами перистальтического насоса. Во-первых, перекачиваемая среда не контактирует с деталями насоса, что многократно снижает вероятность течи - надёжность определяется только качеством силиконовой трубки. Во-вторых, будучи остановленным после работы в прямом направлении, насос автоматически превращается в запорную арматуру, что исключает произвольный ток жидкости. Это избавляет от необходимости использовать дополнительный управляемый клапан. И в-третьих, после нескольких оборотов в обратном направлении, прижимные ролики внутри насоса полностью освобождают силиконовую трубку, что позволяет реализовать сервисный режим сброса воды из резервуара самотёком. Гидравлическая помпа установлена на стойках в верхней части станции, чтобы уменьшить высоту водяного столба, тем самым минимизировать последствия при возможном повреждении силиконовой трубки внутри насоса. Также весь водяной маршрут внутри станции выполнен силиконовой трубкой от струйного принтера:

     Узел присоединения подставки к станции выполнен по аналогии с узлом присоединения термофена, за исключением на порядок более высоких требований к герметичности соединения. Эту герметичность обеспечивает отрезок силиконовой трубки в гнезде от всё того же струйного принтера. В качестве водяного патрубка в штекере, применен отрезок латунной трубки подходящего диаметра от телескопической антенны. Вальцованный край патрубка обеспечивает самоцентрирование уплотнительной трубки при в процессе присоединения гнезда к штекеру. Так как "кормушке" и так должна быть соединена со станцией трубкой с водой в защитной оболочке, то было решено оснастить подставку датчиком влажности кондуктивного типа, для реализации режима автоматической подачи воды, а также оптическим датчиком установленного паяльника, для реализации спящего режима, при длительном простое паяльника в подставке или вне её. Соединительный провод представляет собой комбинацию 4-х жил МГТФ 0.12 (датчик положения, датчик влажности) и ПВХ кембрика, диаметром 3мм (вода) во внешней изоляционной оболочке от кабеля КММ 4х0.35.   :

!!! Примечание. Процедуру отсоединения подставки от станции необходимо проводить при положении подставки ниже уровня станции не менее, чем на 500мм! Это обеспечит естественный сток жидкости, находящейся в соединительном проводе, в подставку, и разъёмное соединение останется сухим.

     Кондуктивный датчик влажности в подставке представляет собой две площадки из листовой латуни толщиной 0,4мм, наклеенные на основание из стеклотекстолита толщиной 2мм. Фольгированный стеклотекстолит не применялся, потому что по сравнению с медью, латунь гораздо меньше подвержена окислению. Оптический датчик представляет собой инфракрасный барьер на классической паре: АЛ107Б - ФД256. Провода от диодов положены в медных трубках, обтянутых чёрной термоусадкой, и вклеенных в подставку. Трубки согнуты под углами, совпадающими с углами контуров самой подставки, чтобы особо не портить внешний вид. Провод в подставку заведен также через юбку с пружиной разъёма типа "mono-jack 6.3 mm":

     Для защиты проводов и кембрика с водой, была изготовлена расширенная нижняя крышка из стеклотекстолита толщиной 2мм. Она приклеивается к "родной" крышке и крепится к подставке винтами М4.

!!! Внимание. Необходима регулярная проверка узлов водяного блока на предмет утечек!!!

      На этом, работа с водяным блоком и подставкой заканчивается.

     Часть IV. Блок управления и все-все-все...

     Очевидно, что весь вышеперечисленный зоопарк нуждается в управлении и контроле. Для этих целей был разработан блок управления. Ниже представлена его схема электрическая принципиальная:

     В блоке реализованы следующие функции:

          - непосредственное управление каналами паяльника, термофена и водяной помпы;
          - спящий режим для канала паяльника;
          - три режима для канала водяной помпы: сервисный, автоматический и ручной;
          - звуковая и световая сигнализация;
          - защита паролем.

     Общая схема соединений станции представлена ниже:



     Хочется сказать несколько слов об изменениях в станции в целом:

     Вся проводка в станции была полностью заменена. Межблочные неразъёмные паяные соединения стали разъёмными, посредством соединителей CWF/CHU, MPW/MHU. Разъёмным сделан и сетевой шнур. На каналы паяльника и термофена установлены отдельные предохранители. Вместо хлипких кнопок установлены, на порядок более надежные тумблеры. Вместо "родных" ручек регуляторов режимов установлены отечественные "клювики", обладающие большей информативностью при больших углах обзора. Блок измерителей к передней стенке теперь крепится через латунные стойки, а не держится (точнее перестал держаться) на термоклее. Так же в каждом из блоков станции под ответственные детали (ОУ, оптосимисторы, АЦП) установлены цанговые панельки.

     Теперь немного подробнее об алгоритме работы всего этого:

     При подаче напряжение питания на разъем XP1 (равно как и в случае кратковременного пропадания питания в режиме работы), блок управления анализирует положение тумблеров SA1 - SA3. Если какой-либо из них включен, контроллер включит свето-звуковую сигнализацию (HL5 красный, BF1), пока все тумблеры не будут переведены в положение "Выкл". Все каналы станции выключены, независимо от их состояния до этого момента, а также положения тумблеров. Далее идет анализ положения DIP-переключателя DS1.1 на плате блока управления. Если он выключен, прозвучит один длинный сигнал - блок ожидает управления каналами станции. Если DS1.1 включен, значит установлен пароль - прозвучит два коротких сигнала - блок ожидает ввода пароля. При правильном вводе пароля, прозвучит один длинный сигнал, и блок перейдет в режим ожидания управления каналами станции. Если в течении 8 секунд ни один из тумблеров SA1 - SA3 не был переведен в состояние "Вкл", прозвучит два коротких сигнала, и блок перейдет в режим ожидания ввода пароля.

!!! Примечание. В данной версии пароль представляет собой последовательное переключение: SA1 - "Вкл", SA2 - "Вкл", SA3 - "Вкл", SA3 - "Выкл", SA2 - "Выкл", SA1 - "Выкл". Можно переписать исходник и создать свой, сколь-угодно сложный пароль. Основное условие: комбинация должна заканчиваться переведением всех тумблеров в положение "Выкл". Вопрошающим (а такие найдутся обязательно): "А для чего здесь пароль?" - отвечаю: "От шаловливых, или просто детских рук, манипуляции которых, теоретически могут привести, например, к сбросу воды из резервуара".

     При включении тумблера SA2 включается сервисный режим водяного блока.  При этом производится измерение уровня жидкости в резервуаре, с одновременной световой индикацией (красный - низкий, синий - средний, синий мигающий - верхний). Также по истечении 8 секунд после включения тумблера SA2, прозвучит звуковой сигнал. Если в этот момент быстро выключить SA2, а затем включить, водяной блок перейдет в режим сброса воды из резервуара самотёком. При достижении жидкостью нижнего уровня, включится свето-звуковая сигнализация (HL5 красный мигающий, BF1).

     При включении тумблера SA1, включается канал паяльника. При этом, если до этого момента был включен SA2, водяной блок переходит в режим автоматической подачи жидкости в "кормушку", основываясь на сигнале с кондуктивного датчика влажности в "кормушке". Нижний порог влажности, при котором начинается автоматическая подача жидкости, устанавливается подстроечным резистором RP1 на плате блока управления. Если SA2 включается при включенном паяльнике, водяной блок работает в ручном режиме. Время подачи жидкости определяется временем нахождения тумблера SA2 в положении "Вкл", но программно ограничено временем 30 секунд. В обоих режимах, также производится свето-звуковая сигнализация (подача жидкости - синий мигающий, низкий уровень жидкости - красный мигающий).

     При отсутствии в течение 1 часа изменения уровня сигнала с датчика установленного паяльника в подставке, канал паяльника выключается и блок управления переходит канал паяльника в "спящий" режим. "Пробуждение" осуществляется изменением положения паяльника. При этом даже если включен пароль, это не влияет на функцию "пробуждения".

     В случае с каналом термофена, всё банально: при включении тумблера SA3, термофен включается и наоборот.

     Эпилог.

     Для начала позвольте сделать общие пояснения по статье: Архив со всеми материалами  (схемами в различных форматах, и проектом в среде AVR Studio 4) прикреплен внизу статьи. А вот печатных плат, к великому разочарованию для некоторых, не будет. Изменения, описанные в статье внесены на существующие платы паяльника и термофена, а блок управления собран на макетной плате. Я редко делаю печатную плату, если она для себя, в единственном экземпляре и относительно не сложная.

     Что же можно сказать, подводя итоги? Во-первых, испытательный срок станции к моменту написания данной статьи, уже составил 6 месяцев. За это время каких-либо нареканий на работу отдельных блоков станции не было. Безусловно, не все аспекты в алгоритме блока управления были учтены изначально. И в течение трех месяцев в управляющий код МК вносились коррективы. Во-вторых, привнесённые новшества сделали работу более комфортной, ведь паять приходится "часто и густо". Засим, позвольте закончить данное повествование.

Файлы:
Архив с материалами к статье

Все вопросы в Форум.