Контроллер паяльной станции для жал Hakko T12 с TaoBao или Опус о том, как я собирал паяльную станцию на контроллере STM32.

Прошло полгода с момента написания предыдущего обзора. За это время паяльная станция верой и правдой отработала каждый вложенный в неё цент. Но возникло одно неудобство. Количество жал-картриджей стало неумолимо расти, а калибровать паяльную станцию каждый раз при смене жала неудобно, а запоминать поправки не по фен Шую. И вот на просторах любимой муськи появляется обзор Allary1980 на продвинутый контроллер паяльной станции на STM32. Почитал и загорелся желанием собрать себе паяльную станцию на таком контроллере. Кому интересно, что из этого получилось, прошу под KAT (внимание трафик — обзор большой, много фотографий, много комментариев и полезной информации).

Дополнение от 30.05.2017.
В продаже появились контроллеры ПС с инверсным (не в ту сторону) вращением энкодера
Варианты решения этого «неудобства» в конце обзора.

Дополнение от 06.03.2018
Благодаря стараниям форумчанина DmitryA и его статье мы имеем генератор кодов (keygen) для активации станции после прошивки — увы уже не работает, смотрите ниже новую ссылку.

Дополнение от 05.06.2018
Кейген на Pyton и кратко как им пользоваться
Новая ссылка на онлайн генератор кодов keygen для активации станции после прошивки.


Весь комплект для сборки паяльной станции (ПС) заказывался на ТаоВао, в разных магазинах, ссылки на комплектующие будут по ходу текста. Покупал сам, без посредников, доставку в Украину осуществил через перевозчика Мист Экспресс и его китайский филиал Meest China. Тарифы на доставку можно посмотреть на сайте meest.cn/. Во сколько обошлась доставка комплектующих указывать не буду, так как приехал большой заказ на несколько паяльных станций в разной комплектации и количестве.



Итак, что мы имеем для сборки ПС.

Плата контроллера ПС.
Плата контроллера на STM32 заказывалась в магазине.
С учетом доставки по Китаю на склад перевозчика цена получилась 14.32$.
В комплекте к плате ПС прилагается: двухжильный провод для подключения платы к блоку питания, батарейка для подпитки часов на время пока ПС выключена, а так же разъем GX12-5P со шлейфом и разъемом для подключения к плате ПС.

Как видно это v2.00

В принципе, плата такая же, что и в обзоре Allary1980. Но есть несколько отличий:
— кварц для часов гордо присутствует на своем законном месте.
— запаян разъем для подключения батарейки.
— разъем для подключения питания контроллера расположен рядом с разъемом паяльника.
— четыре контакта для прошивки контроллера разведены по другому и находятся ближе к индикатору.
Как видим изменения не принципиальные, просто другой вариант разводки платы.

Плата обеспечивает следующие параметры:
1. Диапазон рабочих температур 150÷480 ℃.
2. Автоматическая компенсация температуры холодного пая в диапазоне 9÷99 ℃.
3. PID регулирование температуры, стабильность поддержания ± 2 ℃.
4. Для всех типов жал HAKKO T12 (84 наименования) есть возможность осуществить индивидуальную калибровку по 3 точкам с сохранением параметров PID в энергонезависимой памяти. Так же есть 6 пользовательских настроек. Есть возможность сформировать свой перечень используемых жал.
5. Автоматический переход в режим ожидания (можно установить время 1÷60 минут) с понижением температуры жала до установленного значения.
6. Автоматический переход в режим сон (мягкое выключение) (можно установить время 1÷60 минут).
7. Скорость нагрева: от комнатной температуры до 300 ℃ для большинства жал в среднем около 7 секунд (источник питания 24В).
8. Сохранение пресетов выставленной температуры (5 значений).
9. Защита от низкого напряжения питания: при понижении напряжения питания ниже установленного значения ПС просигнализирует о недостаточности напряжения питания, а при опускании напряжения питания ниже порогового ПС отключится. Очень удобно при питании ПС от аккумуляторной батареи.
10. Имеются часы реального времени с коррекцией хода.
11. Имеется режим хранителя экрана с заставкой.
12. Язык интерфейса: упрощенный китайский, английский.


Блок питания.
Первоначально планировал использовать «народный» блок питания на 24В и 4А, как в предыдущей своей ПС, под него и корпус заказывался. Но на просторах ТаоВао был найдем блок питания разработанный специально для этой ПС.


Заявленные характеристики:
— выходное напряжение 24В
— выходной ток 3А
— мощность 72W
— размеры 83х53мм.

По ширине как раз вставляется в салазки корпуса.

Его в конечном итоге и заказал.
С учетом доставки по Китаю на склад перевозчика цена получилась 6.27$.
Блок питания классический обратноходовый импульсник на основе ШИМ контроллера OB2269C datasheet .
Внешний осмотр БП оставил положительные впечатления – собран качественно, есть места с не отмытым флюсом, но их мало.

Пользователь Nimnul1979 при тестировании данного блока питания нагружал его током 4А, БП с такой нагрузкой справился, запас есть. При повышении выходного тока выше 4А БП уходит в защиту.

Разъем для шнура питания
Разъем для шнура питания объединён с входным предохранителем и выключателем питания. Покупался тут.

С учетом доставки по Китаю на склад перевозчика цена получилась 2.09$.
Исполнение мне понравилось: пластмассовое литье без заусениц, контакты качественные, не гнутся.

Корпус ПС.
Корпус ПС решено было заказывать металлический. ТаоВао предлагает большой ассортимент корпусов из металлического профиля. Они отличаются, в основном, размерами и цветом, а так же вариантами исполнения передней и задней панели.
Для ПС был заказан корпус из дюралевого профиля длинной 150мм черного цвета.
С учетом доставки по Китаю на склад перевозчика цена получилась 3.88$.
Размеры, заявленные изготовителем: 150х88х38мм.

Проверил – совпали.

Что бы пресечь разговоры по поводу размеров корпуса и влезет ли в него «народный БП» выкладываю фото

народный БП 105мм + толщина платы контроллера с экраном и разъемами 18мм + колодка сетевого провода с контактами 27мм = 150мм

установил «народный БП» сверху своего — всё легко влезет.
Если корпус будет короче, могут быть проблемы.
Когда обзор уже был готов к публикации, на просторах ТаоВао был найден другой вариант корпуса
Всё и сразу, полный комплект, длинна 120мм, как раз под рассмотренный мной выше БП.
Его цена с учетом доставки по Китаю на склад перевозчика составит 14.49$.

Ручка для паяльника.
Существует несколько типов ручек для паяльника с жалами Hakko T12
(экзотические варианты китайских умельцев типа такой

считать не будем):
— HAKKO FX-9501

— HAKKO FM2028

— ручка от паяльников 900-й серии со специальным вкладышем для жала Т12.

У каждой есть свои плюсы и минусы, расписывать не буду (желающие могут самостоятельно найти в интернете и тут на муське).
Сам имею HAKKO FX-9501 и 907-ю с вкладышем. Первая более удобна для мелкой работы, так как сам картридж вставлен в ручку глубже и рука находится ближе к месту пайки, но сам картридж фиксируется плохо, иногда проворачивается в ручке. Вторая лишена этого недостатка и нравится больше. И пусть её называют «удочкой» — типа длинная, это вы наверное забыли что такое советский 40/65 ваттный паяльник, вот это удилище то ещё.

Поэтому при выборе ручки для новой ПС выбор пал на 907-ю ручку с вкладышем. Тем более для нового контроллера на STM32 китайцы немного доработали вкладыш, появилось место для установки термистора.

Так же на вкладыше уже обозначены места пайки пятижильного кабеля, вроде мелочь, а приятно.

Стоимость черной ручки с учетом доставки по Китаю на склад перевозчика получилась 2.54$.
Стоимость вкладыша в сборе с термистором и шариковым датчиком положения с учетом доставки по Китаю на склад перевозчика получилась 2.61$.
Для подключения паяльника к контроллеру STM32 используется пятижильный провод.
Был заказам провод в силиконовой термостойкий оболочке.

Диаметр провода 5мм

Диаметр каждой жилы по изоляции 1мм.

С учетом доставки по Китаю на склад перевозчика цена получилась 6.29$ за 8 метров.
Использовать буду 1,5 метра, следовательно, его стоимость составит 1.18$.
Можно заказать собранную ручку с вкладышем и проводом.
С учетом доставки по Китаю на склад перевозчика она будет стоить 5.67$.
Но поскольку вкладыш у меня уже был (заказывал немного раньше), я решил купить ручку и провод, и самостоятельно собрать паяльник.

Поскольку всё есть в наличии, то приступаем к сборке.
При установке платы контроллера на переднюю панель возник казус. Плата, почему то становилась криво относительно панели.

Виною всему упор, который препятствует вращению энкодера при завинчивании фиксирующей гайки.

На передней панели отверстия под него не было. Пришлось «руки приложить».

Теперь плата контроллера встала на свое место идеально.
Переходим к корпусу.
Собрав корпус и рассмотрев его внимательно, я пришел к печальному умозаключению – нет ножек и конструкция их не предусматривает. А без ножек ПС будет скользить по всему столу. Пришлось и тут «руки приложить».
Нашлись в моем хозяйстве ножки для ПК, использовал такие же в предыдущей ПС.

Ну а раз там прижились, то и тут будут в самый раз.
Ножка представляет собой пластмассовый колпачок диаметром 20мм с резиновой вставкой.

Высота ножки 6,5мм.

Что бы не повредить покрытие корпуса при механической обработке оклеил его малярным скотчем.
Нанес разметку. Просверлил отверстия и нарезал резьбу М3.

В самих ножках так же были просверлены отверстия диаметром 3мм.

Для фиксации ножек использовал винты М3 с широкой шляпкой (применяются при сборке компьютеров, для фиксации DVD-приводов).
Вид собранного корпуса меня удовлетворил.


Со слесарными работами закончили, приступаем к пайке.
Сначала соберем ручку.
Припаивать кабель к разъему очень просто, цвета жил в кабеле и цвета проводов от платы к разъему GX12-5P совпадают.

Вставляем штекер разъема в гнездо и паяем «цвет в цвет», не забываем о изоляции контактов.

Если кому интересно, то вот соответствие контактов разъема GX12-5P, контактам на плате и цветам проводов в кабеле:


1 – на плате контакт S, синий провод, датчик положения (SW200 или ртутный)
2 – на плате контакт N, белый провод, термистор NTC
3 – на плате контакт E, зелёный провод, заземление жала и общий для термистора и датчика положения
4 – на плате контакт G, черный провод, Т12 –
5 – на плате контакт +, красный провод, Т12 +
Теперь припаяем кабель к вкладышу, не забываем предварительно надеть ручку.
Согласно распиновки и обозначений на вкладыше припаиваем проводки кабеля к контактам.

Собираем ручку, готова.

Переходим к монтажу блока питания.
Как было отмечено ранее, блок питания вставляется в направляющие корпуса. Зазор под платой достаточный, торчащие из днища корпуса винты, которыми прикручены ножки, до платы не достают.

Если внимательно рассмотреть фотографии на сайте магазина, где я приобрел блок питания, то можно увидеть,

что по замыслу китайского инженера плата БП и колодка сетевого провода жестко спаиваются между собой. Мне такой вариант не понравился, поэтому я напаял на контактные площадки платы клеммы,

где непосредственно, где через небольшие кусочки провода, за изолировал их термоусадкой.

Соединение получилось жесткое, надежное, но при необходимости легко разбирается.

Подключаем шнур питания и проверяем напряжение на выходе блока питания

ровно 24 вольта.
Осталось смонтировать на передней панели разъем для подключения паяльника


Соединяем все имеющиеся разъемы, не забываем про батарейку (приклеил на двусторонний скотч к днищу корпуса), скручиваем корпус и наслаждаемся полученным результатом.
В собранном виде корпус ПС имеет 94мм в ширину

и 156мм в длину.


Скрестив пальцы и затаив дыхание включаем…
Через 3-4 секунды наблюдаем засветившийся экран и с облегчением выдыхаем — заработала!


Теперь рассмотрим работу ПС.
Как уже было отмечено, после подачи питания, через 3-4 секунды на экране появляется изображение и ПС переходит в рабочий режим, о чем радостно сообщает встроенный в станцию бузер.
В рабочем режиме управление ПС осуществляется с помощью ручки энкодера. Доступны разные комбинации: вращение ручки ±, нажатие ручки, нажатие+вращение ручки ±.
Итак что же мы видим на экране:

— в левом верхнем углу отображается режим работы и выставленная температура для текущего режима
— в правом верхнем углу отображается процент мощности блока питания поступающий на нагревательный элемент жала в данный момент времени
— слева по центру экрана видим текущую температура на нагревательном элементе жала
— с права от текущей температуры отображается время встроенных в ПС часов
— в левом нижнем углу, в зависимости от настроек, может отображаться либо напряжение блока питания, либо тип используемого жала. Если выбрано отображение выбранного жала, то справа от него отображается: (0) — жало не калибровано,(*) — жало калибровано.
— в правом нижнем углу отображается знак термометра и температура термодатчика, используемая для компенсации температуры холодного пая.
— так же по центру экрана внизу иногда мигает тока, сигнализируя нагрев жала.

Рассмотрим варианты управления ПС.
При вращении ручки энкодера против часовой стрелки происходит переключение режима работы ПС: рабочий режим (на экране SET), режим ожидания — Standby (SBY), спящий режим (Sleeping).

Переход в какой либо режим работы подтверждается звуковым сигналом. В режиме ожидания температура нагревательного элемента жала опускается до выставленного в меню настроек значения. В спящем режиме происходит мягкое выключение, температура на нагревателе медленно опускается до 50 ℃, после чего картинка на экране меняется. В верхнем ряду отображается дата и день недели, в среднем ряду — время (часы-минуты-секунды), в нижнем — температура на жале и температура термодатчика.
Для перевода ПС из режима ожидания или сна в рабочий режим достаточно нажать на ручку энкодера.

При вращении ручки энкодера по часовой стрелке включается режим BOOST — форсированный нагрев.

Увеличение температуры жала ПС на заданное в меню настроек значение и на заданный интервал времени. По истечению этого времени ПС переходит в рабочий режим и температура жала понижается.

Если в рабочем режиме кратковременно нажать на ручку энкодера, то ПС перейдет в режим выбора пресетов и настройки их температуры.

В этом режиме на экране отображается надпись Set Temp [G1] — пресет №1 и выставленное значение температуры. Для выбора следующего пресета необходимо нажать и повернуть ручку энкодера. В выбранном пресете вращение ± ручки энкодера позволяет выставить необходимое значение температуры, шаг изменения настраивается через меню настроек. При кратковременном нажатии на ручку энкодера выставленное значение запоминается и применяется. Как уже отмечалось в начале обзора, всего доступно 5 пресетов.

Длительное нажатие на ручку энкодера (более 2-х секунд) позволяет попасть в меню настроек Setup Menu. Всего доступно 19 пунктов меню. Переход между пунктами осуществляется вращением ± ручки энкодера, вход в конкретный пункт — нажатием ручки.


При длительное нажатие на ручку энкодера (более 2-х секунд) с поворотом в право попадаем в меню выбора пользовательских жал.

Для выбора вращением ± ручку энкодера.

При длительном нажатии на ручку энкодера (более 2-х секунд) с поворотом в лево попадаем в меню калибровки выбранного жала TipAdjust.

В этом меню доступны варианты:
— Start — запуск калибровки.
— Init Adjust — сброс калибровки.
— Exit Adjust — выход из режима калибровки.

Проведем калибровку жала.
Предварительно заходим в меню настроек, в подменю 04. Cold end и выставляем тип используемого термодатчика. Поскольку у меня термодатчик в ручке паяльника есть, то выбираю NTC. Далее выставляем значение комнатной температуры, в моем случае 22℃.
Вставляем в ручку жало, для примера пусть это буде HAKKO BC3.
Запускаем калибровку.
На экране видим:

— Adjust Point[450℃] — настройка точки с температурой 450℃, на экране ниже:
— Cur Tmp [450℃] — отображаемая на экране температура
— Real Tmp [***℃] — реальная температура на жале.
Измеряем реальную температуру жала любым доступным способом, я использую HAKKO FG-100, и вращая ручку энкодера выставляем параметр Real Tmp [***℃] в соответствии с показанием термометра. Нажимаем на ручку энкодера, картинка на экране меняется на
— Adjust Point[350℃] — настройка точки с температурой 350℃.
Проводим калибровку и на этой температуре. Нажимаем на ручку энкодера, картинка на экране снова меняется, теперь на
— Adjust Point[250℃] — настройка точки с температурой 250℃.
Проводим калибровку и на этой температуре. Нажимаем на ручку энкодера, ПС переходит в рабочий режим. Калибровка жала окончена.
Проверяем значение температуры на экране и кончике жала в рабочем режиме

Замечания по калибровке:
— значение Adjust Point[***℃] может отличаться ±10℃ от указанных мной, это не принципиально. ПС калибруется по трем точка: в верху диапазона доступных температур, в его середине и внизу.
— для более качественной калибровки, её желательно провести «в одно касание» — один раз прикоснутся кончиком жала к термопаре и провести все 3 этапа калибровки.

Если в рабочем режиме вынуть жало из ручки, то по центру экрана появится надпись ERROR

сигнализирующая об ошибке.

Теперь о затратах:
— контроллер 14.32$
— блок питания 6.27$
— разъем шнура питания 2.09$
— корпус 3.88$
— передняя панель 10.15$
— задняя панель 1.78$
— ручка 2.54$
— вкладыш 2.61$
— провод 1,5м 1.18$
Итого 44.82$ без учета доставки.
Вес собранной ПС с ручкой

составил 0.497кг.
Учитывая, что, согласно тарифам МистЭкспресс, доставка самолетом 1кг груза составляет 8$, плюс 1$ за консолидацию и 1$ на оформление посылки,

получим приблизительную стоимость доставки данной ПС — 7-8$.

Вот собственно и всё что хотел рассказать о ПС с контроллером STM32.
На по следок озвучу (субъективные)
плюсы:
— большой функционал
— простое, удобное управление
— информативный дисплей
— PID — программное поддержание заданной температуры
— программная калибровка температуры холодного пая
— программная калибровка температуры жала по 3-м точкам для 84 стандартных жал HAKKO и 6 пользовательских жал
— формирование пользовательского списка используемых жал
— 5 пресетов
минусы:
— цена, не многие захотят отдать 50$ за «обычный паяльник». Но желание пользоваться хорошим, качественным инструментом иногда заставляет «любимое животное» забиться в угол и не мешать жить в свое удовольствие.

Выражаю особую благодарность пользователю Nimnul1979 за идейное вдохновение, моральную и техническую поддержку.

Update №1. При рассмотрении платы контроллера ещё до установки её в корпус, заметил что горизонтальная ось симметрии экрана находится выше оси энкодера. После установки в корпус изображение оказалось задрано к верхней кромке оргстекла. Вроде мелочь, но не красиво.
Поэтому была проведена первая модернизация ПС.
Nimnul1979 с помощью фена отделил экран от платы и закрепил ниже на 4мм с помощью тонкого двустороннего скотча.

Результат

Желающие проделать данную модернизацию должны соблюдать предельную осторожность, OLED экран достаточно хрупкое изделие.
Скриншоты использованные при рассмотрении меню настроек были сделаны уже после этой доработки.
Update №2. Поскольку тонированное оргстекло под индикатор ПС больше по размерам чем примененный экран, то заменил OLED экран на такой же но с диагональю 1.3".

Всем спасибо за внимание, жду конструктивную критику и комментарии.

PS Если у кого-то с Украины возникнет потребность купить что-либо на ТаоВао, стучите в личку, пообщаемся.

PSS Нашел в китай-нете принципиальную схему блока питания WOKA 24V3A


PSSS В продаже появились контроллеры ПС с инверсным (не в ту сторону) вращением энкодера, это связано с использованием другого типа самих энкодеров. Вариантов решения данного «неудобства» 3:
— заменить сам энкодер на EC11 — как на оригинальной плате
— перерезать дорожки к крайним контактам энкодера (там где 3 в ряд) и перемычками их перекоммутировать
— перепрошить сам контроллер, Денис, ака salamatin, сделал моды на прошивки для контроллеров ПС 2.0 и 2.1S.

PSSSS vulkan35 предоставил список деталей этой платы

Kembrik предоставил схему контроллера 2.1S

На досуге нарисовал схему контроллера 2.1S. Часть компонентов не подписана т.к. рисовал по фоткам из интернета, контроллера на руках нету.

anton713 предоставил схему контроллера 2.0

Kembrik, vulkan35 и anton713 большое спасибо за предоставленную информацию.