stacja lutownicza (jakaś inna).pdf

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Stacja lutownicza

Jednym z†najczÍúciej

uøywanych przez

elektronika narzÍdzi jest

lutownica. MyúlÍ, øe kaødy

elektronik, zarÛwno amator

jak i†profesjonalista,

chcia³by posiadaÊ stacjÍ

lutownicz¹ z†moøliwoúci¹

regulacji temperatury.

Niestety, ze wzglÍdÛw

finansowych niewielu staÊ

na takie narzÍdzie.

Chcia³bym zapropono-

waÊ amatorskie rozwi¹za-

nie, ktÛre z†mojej standar-

dowej grza³kowej lutownicy

zrobi³o stacjÍ lutownicz¹

o†ca³kiem niez³ych para-

metrach.

ciskami. Dlatego teø

w†uk³adach dok³adnego

pomiaru temperatury albo

zaciski termopary utrzymu-

je siÍ w†stabilnej tempera-

turze (co jest doúÊ trudne

do wykonania), albo kom-

pensuje siÍ termiczne.

W†moim przypadku nie

skorzysta³em z†øadnej

z†tych metod, gdyø zawy-

øy³oby to koszty projektu,

a†b³¹d tylko nieznacznie

wp³ywa na koÒcowy efekt.

Materia³y o†termicznym

kompensowaniu zaciskÛw

termopary moøna znaleüÊ

w†Internecie na stronie

ìFor design engineersî fir-

my National Semiconduc-

tor: http://www.natio-

nal.com/catalog/ wystuku-

j¹c has³o ìThermocoupleî

w† query .

Zmiany napiÍcia na za-

ciskach termopary s¹ sto-

sunkowo niewielkie:

5..50µV/ o C, wiÍc wymaga

ono doúÊ solidnego wzmoc-

nienia. Naleøy w†takim wy-

padku zastosowaÊ precy-

zyjny wzmacniacz opera-

cyjny. Wykorzysta³em

NE5532, gdyø mia³ naj-

mniejsze napiÍcie niezrÛw-

nowaøenia z†dostÍpnych

ìpod rÍk¹î. Z†drugiego

wzmacniacza operacyjne-

go, znajduj¹cego siÍ w†koú-

ci, zrobi³em ürÛd³o pr¹do-

we, ktÛre jest potrzebne do

przetwarzania A/D. Aby

zapewniÊ liniowoúÊ pracy

ürÛd³a w†ca³ym przedziale

napiÍÊ wyjúciowych, nale-

øy spe³niÊ warunek R1=R4

i†R5=R6. Za pomoc¹ omo-

mierza dobra³em dwie pary

rezystorÛw o†najbardziej

zbliøonych do siebie war-

toúciami rezystancji. èrÛd-

³em napiÍcia odniesienia

w†tym przypadku jest

uk³ad LM385-1,2V.

Jako uk³ad przetworni-

ka A/D uøy³em NE555.

Wbrew pozorom ten popu-

larny, a†zarazem tani,

uk³ad czasowy moøe byÊ

wykorzystany jako prze-

twornik A/D o†ca³kiem nie-

z³ej rozdzielczoúci - grubo

powyøej 8†bitÛw. W†tym

przypadku s³uøy on jako

przetwornik napiÍcie -

czÍstotliwoúÊ. Przy pomo-

Projekt

050

Opis uk³adu

NajwiÍkszym problemem

w†tym przypadku okaza³ siÍ

pomiar temperatury grota.

Pocz¹tkowo prÛbowa³em

wykorzystaÊ zmianÍ rezys-

tancji grza³ki w†funkcji tem-

peratury. Mierz¹c jedno-

czeúnie, podczas pracy

grza³ki, pr¹d p³yn¹cy przez

ni¹ i†napiÍcie przy³oøone,

moøna obliczyÊ rezystancjÍ,

na podstawie ktÛrej (mnoø¹c

przez odpowiedni wspÛ³-

czynnik) moøna okreúliÊ

rzeczywist¹ wartoúÊ tempe-

ratury.

Niestety, w†przypadku

mojej lutownicy zmiany re-

zystancji grza³ki w†ca³ym

zakresie temperatur by³y tak

nik³e, øe wartoúÊ obliczonej

temperatury by³aby obarczo-

na znacznym b³Ídem.

Skorzysta³em zatem

z†termopary. Mia³em do

dyspozycji termoparÍ z†ory-

ginaln¹ izolacj¹ ze szkla-

nego w³Ûkna. W³oøy³em j¹

jeszcze do dodatkowej ko-

szulki odpornej na wysok¹

temperaturÍ i†umieúci³em

na zewn¹trz lutownicy,

mocuj¹c koÒcÛwkÍ termo-

pary w†miejscu gdzie zna-

jduje siÍ grza³ka. Nie jest

to moøe eleganckie rozwi¹-

zanie, ale nie by³o moøli-

we mocowanie koÒcÛwki

termopary wewn¹trz lutow-

nicy, gdyø grza³ka by³a za-

lana mas¹ ceramiczn¹. Mu-

szÍ przyznaÊ, øe rozwi¹za-

nie, ktÛre zastosowa³em

w†øadnym wypadku nie

przeszkadza podczas pra-

cy. Zaciski termopary pod-

³¹czy³em w†uchwycie lu-

townicy moøliwie jak naj-

dalej od grza³ki, tak aby

temperatura zaciskÛw by³a

zbliøona do pokojowej.

Wiadome jest, øe napiÍcie

jakie pojawia siÍ na zacis-

kach termopary jest wprost

proporcjonalne do rÛønicy

temperatur miÍdzy koÒ-

cÛwk¹ termopary, a†jej za-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

P1, P2: 10k

Ω

R2: 2,2k

Ω

R4: 33k

Ω

R5, R6, R11: 3,3k

R7: 330

R8: 10k

Ω

R10: 4,7k

R12: 220

Ω

R14: 1,5M

Ω

RP1: 7x820

Ω

Kondensatory

C1: 1mF/16V

C2: 2,2mF/16V

C3: 100nF

C4: 100nF

C5: 1

F unipolarny

C6, C7: 470nF

C8: 10

F/10V

C9: 33pF

C10: 33pF

C11: 100

F/400V

C12: 100nF/400V

C13: 470

F/16V

C14: 100nF

Półprzewodniki

U1: 7805

U2: NE5532

U3: NE555

U4: 89C2051 zaprogramo−

wany

U5: 4511

T1: BC557

T2: BU508AF

O1: CNY17

D1, D2: 1N4001

D3: LM385

M1, M2: W08M mostki

prostownicze

W1..W3: wyświetlacze WK

Różne

Zl1: IDC16

TR1: wg opisu

X1: 12MHz kwarc

Elektronika Praktyczna 2/98

R1: 33k

R3: 22

R9: 1k

R13: 1k

Elektronika Praktyczna 8/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

cy wspomnianego ürÛd³a

pr¹du i†kondensatora C7

uk³ad zegara generuje na-

piÍcie pi³okszta³tne, ktÛre-

go wartoúÊ chwilowa jest

porÛwnywana z†napiÍciem

na jego nÛøce (5) Cvolt . Je-

øeli oba napiÍcia s¹ rÛwne,

kondensator jest roz³ado-

wywany przez rezystor R7,

a†tym samym wyjúcie uk³a-

du (3) przyjmuje stan nis-

ki, aø napiÍcie na konden-

satorze C7 spadnie do po-

³owy napiÍcia Cvolt . Duøy

wp³yw na powtarzalnoúÊ

pomiarÛw ma stabilnoúÊ

pojemnoúci kondensatora

C7. W†moim przypadku wy-

korzysta³em kondensator

polipropylenowy metalizo-

wany, o†ma³ym wspÛ³czyn-

niku temperaturowym.

Konstrukcja timera nie po-

zwala na jego poprawne

dzia³anie, jeøeli na wejúciu

Cvolt jest zbyt niskie na-

piÍcie. Sprawdzi³em, øe

uk³ad przestaje poprawnie

dzia³aÊ, gdy spadnie ono

poniøej ok. 1,4V. Dlatego

naleøy zapewniÊ wstÍpn¹

polaryzacje zacisku termo-

pary. Jest to zrobione za po-

moc¹ dzielnika napiÍcia

P1, R3 bior¹cego napiÍcie

odniesienia z†diody LM385.

Nie jest teø wskazane po-

dawanie na to wejúcie na-

piÍcia wiÍkszego niø 4V

(Uz-1). Zastosowana tutaj

metoda przetwarzania A/D,

poza nisk¹ cen¹ i†dobr¹

rozdzielczoúci¹, ma jeszcze

jedn¹ waøn¹ zaletÍ, bardzo

³atwo moøna odseparowaÊ

galwanicznie uk³ad pomia-

rowy od mikroprocesora, co

czÍsto jest konieczne w†wa-

runkach przemys³owych,

chociaø nie by³o konieczne

w†tym przypadku.

Ujemne zbocze napiÍ-

cia na wyjúciu uk³adu

timera (3) generuje prze-

rwanie mikrokontrolera

INT0. W†tym momencie zo-

staje zablokowane zlicza-

nie impulsÛw timera0 mik-

roprocesora. Procedura ob-

s³ugi przerwania odczytuje

liczbÍ impulsÛw zliczo-

nych przez timer0 , ktÛra

jest wprost proporcjonalna

do napiÍcia na wejúciu

Cvolt uk³adu U3, a†tym sa-

mym do temperatury.

W†dalszej kolejnoúci zero-

wany jest licznik timer0 .

Stan wysoki na wejúciu

INT0 uk³adu U4 uruchamia

na nowo zliczanie impul-

sÛw do momentu kolejnego

przerwania INT0 . CzÍstot-

liwoúÊ zliczanych impul-

sÛw wynosi 1MHz (fosc/12).

Rys. 1.

Elektronika Praktyczna 8/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Listing 1.

;program kontroli temperatury lutownicy

;przetwornik A/D typu NE555 podlaczony do p3.2

;p3.4 - przycisk incr /0 aktywne/

;p3.5 - przycisk decr /0 aktywne/

;p3.7 sterowanie grzalka

mov lint,#00

mov a,mhb

;mB=mB/16

swap a

mov mhb,a

anl mhb,#00001111b

anl a,#11110000b

mov b,a

mov a,mlb

swap a

anl a,#00001111b

orl a,b

/0 aktywne/

;podlaczenie wyswietlacza:

;p1.0 - setki /0 aktywne/

;p1.1 - dziesiatki /0 aktywne/

;p1.2 - jednostki /0 aktywne/

;p1.4 - p1.7 do ABCD 4511

$mod51

;30h, 31h - pamiec BCD wartosci rzeczywistej temperatury

;32h, 33h - pamiec BCD wartosci zadanej temperatury

cyf EQU 030h

mhb EQU 036h ;suma posrednia temperatury hB

mlb EQU 037h ;suma posrednia temperatury lB

lint EQU 038h ;licznik usredniania

buti EQU 039h ;licznik przycisku incr

butd EQU 03Ah ;licznik przycisku decr

zad EQU 03Bh ;wartosc zadana temperatury

tzad EQU 03Ch ;czas trwania trybu wysw.wart.zadanej

cyfra EQU 03Dh ;pamiec nr’u aktualnie wyswietlanej cyfry

rcyf EQU 03Eh ;rejestr przesowny cyfry

;bajt 2Fh jako pamiec bitowa

tim EQU 078h

;pomiar=(b,a)

mov b,mhb

clr c

;wskazania=(pomiar-820)/4

subb a,#52

xch a,b

subb a,#3

;(a,b)=pomiar-820

clr c

rrc a

;a=MSB/2, b=LSB

xch a,b

rrc a

;a=LSB/2, b=MSB/2

xch a,b

;(a,b)=(pomiar-820)/2

clr c

rrc a

;a=MSB/4, b=LSB/2

xch a,b

rrc a

;(b,a)=(pomiar-820)/4

mov mlb,a

mov mhb,b

obl1: mov R0,#cyf

acall dbcd

mov a,mlb

clr c

subb a,#100

mov mlb,a

jnc ste0

dec mhb

ste0: mov a,mhb

jz ste3

cjne a,#1,ste2

mov mlb,#255 ;temp.wieksza niz zakres zadanej

sjmp ste3

ste2: mov mlb,#0

;bit pomocniczy

ust EQU 079h

;ustawiony - wyswietlanie wartosci zadanej

new EQU 07Ah

;pierwszy raz

pres EQU 07Bh

;tryb wyswielania wartosci zadanej

but1 EQU p3.4

;przycisk incr

but2 EQU p3.5

;przycisk decr

outp EQU p3.7

;sterowanie

;poczatek programu

org 00h

;wektor przerwania RESET

jmp inic

org 03h

;wektor przerwania INT0

;temp.mniesza niz zakres zadanej

jmp intx

org 1Bh

ste3: mov a,zad

clr c

subb a,mlb

mov outp,c

mov mlb,#00

mov mhb,#00

intx2: pop PSW

pop B

pop ACC

reti

;********* procedura przerwania timer1 - obsluga wyswietlacza *********

time1: mov th1,#0FAh ;ustaw zegar hB

mov a,cyfra

;wektor przerwania TIME1

jmp time1

inic: mov cyfra,#01h

mov rcyf,#01h

mov mhb,#00h

mov mlb,#00h

mov lint,#00h

mov buti,#00h

mov butd,#00h

mov tzad,#00h

mov zad,#160

mov sp,#10

mov R0,#cyf

mov @R0,#00 ;1,2 cyfra

inc R0

mov @R0,#00 ;3,4 cyfra

inc R0

mov @R0,#60h ;1,2 cyfra wart.zadanej

inc R0

mov @R0,#02h ;3,4 cyfra wart.zadanej

mov th1,#0FFh ;ustaw zegar hB

setb new

clr pres

mov tcon,#01010001b

;ustawianie zegarow, int0 wyzw opad. zboczem

mov tmod,#00011001b ;t0 16 bitowy, t1 16 bitowy,GATE0=1

mov ip,#00000001b;priorytet -,-,PT2,PS,PT1,PX1,PT0,PX0

mov ie,#10001001b;maska przerwan EA,EAD,ET2,ES,ET1,EX1,ET0,EX0

loop: nop

;nr wyswietlanej cyfry

clr c

rrc a

mov tim,c

add a,#cyf

;adres pierwszej cyfry

jnb pres,timx0

add a,#02

;tryb wyswietlania wart.zadanej

timx0: mov R1,a

mov a,@R1

jnb tim,timx1

swap a

timx1: anl a,#11110000b

mov b,a

mov a,rcyf

cpl a

anl a,#00001111b

orl a,b

;petla glowna

;a-wartosc cyfry, rcyf-nr cyfry

nop

sjmp loop

;procedura zamienia slowo na 4 cyfry w kodzie BCD i wpisuje do rej.wysw.

;@(r0+1),@r0 = fbcd(b,a), zmienia a,b,r0,@(r0+1),@r0

dbcd: xch a,b

mov @r0,a

anl a,#11111100b

jnz bcd3

mov p1,a

;wyswietl zawartosc cyfry

inc cyfra

mov a,rcyf

rl a

mov rcyf,a

anl a,#11111000b

jz timx2

;jezeli cyfra<3

mov cyfra,#01

mov rcyf,#01

timx2: ;przyciski

jb but1,inc04 ;badanie stanow przyciskow

inc buti ;incr button on

mov tzad,#255 ;uruchom tryb wysw.wart.zadanej

mov a,#8

;dana przekracza zakres

mov a,@r0

xch a,b

mov @r0,#0FFh

bcd2: inc @r0

;anty migotanie stykow

;petla 4 i 3 cyfry BCD

cjne a,buti,inc01

inc zad

inc01: mov a,#255

xch a,@r0

clr c

clr ac

da a

xch a,@r0

clr c

subb a,#100

xch a,b

subb a,#0

xch a,b

jnc bcd2

inc r0

;trzymanie

cjne a,buti,inc02

mov buti,#215

inc zad

inc02: mov a,#251

;czy nie przekracza zakresu

cjne a,zad,inc03

dec zad

;zad=#kroki

inc03: sjmp dec04

;if incr ignore decr

inc04: mov buti,#0

decr: jb but2,dec04

inc butd ;decr button on

mov tzad,#255 ;uruchom tryb wysw.wart.zadanej

mov a,#8

;3,4 cyfra

mov @r0,#0FFh

add a,#100

clr c

mov b,#10

div ab

swap a

add a,b

mov @r0,a

bcd3: ret

;anty migotanie stykow

cjne a,butd,dec01

dec zad

dec01: mov a,#255

;trzymanie przycisku

cjne a,butd,dec02

mov butd,#215

dec zad

dec02: mov a,#19

cjne a,zad,timx3

mov zad,#20

dec03: sjmp timx3

dec04: mov butd,#00

timx3: mov a,tzad

jz timxe

dec tzad

dec a

jnz timx4

clr pres

sjmp timxe

timx4: setb pres

mov a,#100

mov b,#00

add a,zad

jnc timx5

inc b

timx5: mov R0,#cyf+02

acall dbcd

timxe: reti

end

;********* procedura przerwania int0 - pobranie A/D *****************

intx: clr tr0

;zatrzymaj zliczanie t0

push ACC

push B

push PSW

jb new,intx0

inc lint

mov a,tl0

;mB=mB+t0

add a,mlb

mov mlb,a

mov a,mhb

addc a,th0

mov mhb,a

intx0: mov tl0,#0

;wyzeruj licznik

mov th0,#0

setb tr0

;rozpocznij zliczanie

clr new

mov a,#16

cjne a,lint,intx2

Elektronika Praktyczna 2/98

Elektronika Praktyczna 8/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

W†programie jako wartoúÊ

pomiaru przyj¹³em úredni¹

z 16 kolejnych pomiarÛw.

Przetwornik zapewni³ mi

rozdzielczoúÊ ok. 11 bitÛw.

Wymagana jest nato-

miast rozdzielczoúÊ 9†bitÛw

(temp<20..400 o C), wobec

czego dwa najmniej zna-

cz¹ce bity pomiaru s¹ igno-

rowane. Aby uzyskaÊ realn¹

wartoúÊ temperatury, od

otrzymanej wartoúci naleøy

jeszcze odj¹Ê wartoúÊ wyni-

kaj¹c¹ z†polaryzacji wstÍp-

nej. Tak otrzymana wartoúÊ,

po konwersji na kod BCD,

jest przesy³ana poprzez

uk³ad U5 na modu³ wy-

úwietlacza. Uøy³em tutaj

trzech wyúwietlaczy 7-seg-

mentowych ze wspÛln¹ ka-

tod¹. WydajnoúÊ pr¹dowa

portu p1 mikroprocesora

pozwala na bezpoúrednie

sterowanie segmentÛw.

Procedura obs³ugi prze-

rwania INT0 porÛwnuje za-

dan¹ wartoúÊ temperatury

z†wartoúci¹ rzeczywist¹

i†w†zaleønoúci od tego

ustawia odpowiedni stan

na wyjúciu p3.7 . Wykorzys-

ta³em tutaj najprostsz¹ me-

todÍ regulacji, ktÛra w†re-

zultacie daje oscylacje

temperatury ok. ±5 o C wo-

kÛ³ wartoúci zadanej. Dla

wprawnych automatykÛw

jest tutaj wyzwanie zasto-

sowania lepszej metody re-

gulacji. Procedura prze-

rwania od timer1 obs³ugu-

je wyúwietlanie wartoúci

temperatury oraz sprawdza

stan przyciskÛw, ktÛrymi

ustala siÍ wartoúÊ zadan¹

temperatury.

Ca³y uk³ad wymaga tro-

chÍ niestandardowego zasi-

lacza. Transformator powi-

nien mieÊ dwa, odseparo-

wane galwanicznie od sie-

ci, uzwojenia wtÛrne. Jedno

do uzyskania napiÍcia sy-

metrycznego do zasilania

wzmacniaczy operacyjnych

i†uk³adÛw cyfrowych, drugie

do sterowania tranzystora

klucza w³¹czaj¹cego grza³-

kÍ lutownicy. Grza³ka jest

zasilana wyprostowanym

napiÍciem sieci, co pozwa-

la na uzyskanie wiÍkszego

zakresu temperatury pracy,

gdyø napiÍcie to wynosi ok.

305V. Zastosowanie lutow-

nicy na napiÍcie nominalne

12V lub 24V znacznie uproú-

ci³oby konstrukcjÍ zasilacza

i†nie wymaga³oby separacji

galwanicznej napiÍcia zasi-

lania uk³adu sterowania

i†grza³ki.

Aby precyzyjnie ustawiÊ

wskazania, potrzebny jest

termometr o†zakresie do

300 o C. Ja mierzy³em tempe-

raturÍ termopar¹, w†ktÛr¹

by³ wyposaøony mÛj multi-

metr. Ustawianie jest doúÊ

mozolne, poniewaø moøna

tego dokonaÊ metod¹ kolej-

nych przybliøeÒ, koryguj¹c

ustawienia potencjometrÛw

P1 i†P2 dla dwÛch moøli-

wie najbardziej rÛønych

temperatur lutownicy.

W†moim przypadku przyj¹-

³em 20 o C (lutownica zimna)

i†300 o C. W†przypadku braku

odpowiedniego termometru

moøna przyj¹Ê temperatury

np. 20 o C i†150 o C. ZawÍøaj¹c

jednak rÛønicÍ temperatur

kalibruj¹cych pogarszamy

dok³adnoúÊ wskazaÒ przez

uk³ad wartoúci temperatury.

Uk³ad uruchomi³em 3

miesi¹ce temu i, jak na

razie, pracuje bez zarzu-

tu.

Piotr Swadźba

Uruchomienie

Zmontowany uk³ad pod-

³¹czamy do sieci przerywa-

j¹c obwÛd zasilania grza³ki.

Za pomoc¹ potencjometru

P1 ustawiamy wartoúÊ na-

piÍcia na rezystorze R3 na

ok. 5mV. NastÍpnie, za po-

moc¹ potencjometru P2,

ustawiamy wzmocnienie

uk³adu U2, tak aby na wej-

úciu CVolt U3 by³o ok. 1,5V.

Elektronika Praktyczna 8/98

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: