Во-первых, я поставил перед собой задачу обойтись минимумом механических доработок, чтобы можно было использовать “родную” печатную плату паяльника. Во-вторых, сразу же отказался от управления нагреванием по принципу включено—выключено.
Рассчитанный на низкое (5 В) напряжение питания паяльник потребляет большой ток, что приводит к значительному падению напряжения на подводящих его проводах, не говоря о том, что питание такого паяльника через миниатюрный аудиоразъем явно неоправдано. Но нужно признать, что этот разъём создаёт и некоторые эксплуатационные удобства, поэтому я решил его оставить.
Для управления нагревателем в доработанном паяльнике применён микроконтроллер. Он генерирует импульсы, следующие с постоянной частотой 1 кГц, но имеющие переменную длительность (ШИМ). Нажатиями на введённую при доработке в паяльник кнопку управления можно задавать четыре фиксированных уровня мощности нагревания шагами по 0.25 максимальной.
Микроконтроллер тактирован от внутреннего RC-генератора частотой 8 МГц, которая поделена на восемь. Текущий уровень мощности отображается скважностью мигания светодиода с частотой 0.5 Гц. В паяльнике сохранен вибродатчик, что позволяет в паузах пользования паяльником автоматически снижать мощность нагрева до минимума, а при первом же перемещении паяльника форсировано возвращаться к установленному режиму.
Исходная принципиальная схема паяльника изображена на рис. 1. Она была составлена в результате изучения его печатной платы. Имевшиеся на плате обозначения компонентов на этой схеме сохранены. Они будут полезны в дальнейшем при описании доработки платы. Нужно сказать, что в некоторых источниках диод D1 изображён на схеме как стабилитрон с напряжением стабилизации 5,1 В.
Однако в моих экземплярах паяльника были установлены, как показала проверка, обычные диоды. Новая схема паяльника показана на рис. 2. Позиционные обозначения компонентов на ней стандартные и не совпадают, как правило, с обозначениями на рис. 1. Для переделки паяльника необходимо его разобрать. Для этого выверните три винта-самореза и снимите с передней части ручки жёлтое кольцо.
Извлеките из корпуса печатную плату вместе с нагревателем и отпаяйте от неё идущие к нагревателю провода. Далее необходимо извлечь шарик-сенсор SNS из канала корпуса и отпаять от платы провод с пружиной, прижимавшей шарик. Демонтируйте с платы компоненты, обозначенные на схеме рис. 1 С1. С2, D1. IC1 и R3. После этого следует удалить с нее ненужные соединения и создать недостающие. Для удобства выполнения этой работы рекомендуется временно выпаять из платы светодиод LED.
Разорвите соединение контактной площадки, предназначенной для катода светодиода, и печатного проводника, соединяющего сток полевого транзистора с нагревателем. После этого можно впаять светодиод обратно, соблюдая полярность. Соедините проволочной перемычкой вывод катода светодиода с выводом 5 микросхемы DD1. Для этого в центре контактной площадки удалённого конденсатора С1, соединённой тонким печатным проводником с контактной площадкой для вывода 5 микросхемы, надо просверлить отверстие диаметром 0.6 мм.
Вставьте в это отверстие и припаяйте к контактной площадке отрезок лужёного провода и соедините его на обратной стороне платы с выводом катода светодиода, как показано на рис. 3(1).
Приведите в порядок печатные проводники, которые были связаны с удалённой микросхемой 101, на её место в дальнейшем будет установлен микроконтроллер DD1 ATtiny45-20SU. Выводы 6 и 7 микросхемы имеют общую контактную площадку, которую следует аккуратно разделить на две.
Контактная площадка вывода 1 через переходное отверстие под микросхемой была соединена с общим проводом на обратной стороне платы. Разорвите это соединение. разрезав и удалив печатный проводник, как показано на рис. 3 (2). Удалите проводник, соединяющий контактную площадку вывода 4 с цепью +5 В. и соедините её с общим проводом.
Для этого перережьте и удалите печатный проводник между контактной площадкой для катода удалённого диода D1 и переходным отверстием, как показано на рис. 4 (10). Затем установите проволочную перемычку (9) между контактной площадкой для катода диода D1 и выводом вибродатчика SV, соединённым с общим проводом.
Монтаж новых деталей можно начать с микроконтроллера DD1. Размер корпуса микроконтроллера немного больше, чем у удалённого таймера, поэтому выводы микроконтроллера могут немного выйти за границы контактных площадок. Слегка подогните эти выводы в сторону корпуса микроконтроллера, чтобы они вошли в границы площадок. Припаяйте их к площадкам, предварительно убедившись в правильной ориентации вывода 1. обозначенного на корпусе микросхемы точкой.
Припаяйте плюсовой вывод конденсатора СЗ (5) к контактной площадке нагревателя, а его минусовой вывод — к контактной площадке минусового вывода удалённого конденсатора С2. Новый конденсатор С2 (6) припаяйте между контактными площадками удалённых конденсатора С1 и резистора R3, соединёнными соответственно с общим проводом и цепью +5 В. Зачистив от лака печатные проводники около выводов 2 и 4 микроконтроллера DD1, залудите их зачищенные участки и припаяйте между ними конденсатор С1 (8).
Удалите печатный проводник между контактными площадками для вибродатчика и удалённого провода с пружиной. Между ними припаяйте резистор R2 (11). Резистор R1 (3) установите между контактной площадкой для анода удалённого диода и переходным отверстием. На верхней стороне платы зачистите от лака и залудите печатный проводник цепи +5В напротив переходного отверстия, соединённого с выводом 1 микроконтроллера, и впаяйте между ними резистор R3 (7). На нижней стороне удалите часть печатного проводника около вывода затвора транзистора VT1, зачистите места разрезов от лака и залудите их, затем впаяйте резистор R4 (4).
Кнопку SB1 соедините проводами с контактными площадками для удалённого конденсатора С2.
Нагреватель пока соединять с платой не следует. Вместо него на время проверки устройства припаяйте резистор сопротивлением 1 кОм любой мощности. Все вновь устанавливаемые резисторы — типоразмера 0805 для поверхностного монтажа. Конденсатор С1 — типоразмера 1206, С2 — типоразмера 0805, оксидный конденсатор СЗ — в корпусе типоразмера D. Кнопка SB 1 — SWT с длиной толкателя не менее 9 мм.
Следующий этап — программирование микроконтроллера. Если имеется подходящий программатор, то сделать это можно до установки микроконтроллера на печатную плату. Если программатора для микроконтроллера в корпусе SOIC-8 нет, придётся присоединить разъём для программатора тонкими проводами непосредственно к выводам микроконтроллера, уже установленного на плату. Схема подключения показана на рис. 5. Тип разъёма ХР1 — PLD-6.
Необходимо выбрать способ питания микроконтроллера во время программирования. Можно питать его от программатора через разъём ХР1, если программатор это позволяет. А можно, не соединяя контакт 2 разъема ХР1 с выводом 8 микроконтроллера, запитать последний через кабель питания паяльника. Прежде всего, необходимо запрограммировать конфигурацию микроконтроллера в соответствии с таблицей.
Далее коды из файла ZD_20U_9.hex загрузите в программную память микроконтроллера. Его EEPROM в рассматриваемом устройстве не используется, и её программировать не нужно. Если загрузка кодов прошла без проблем, провода программирования можно отпаять от микроконтроллера, предварительно выключив питание.
Теперь подключите к временно припаянному вместо нагревателя резистору осциллограф, причём “холодный” входной провод осциллографа рекомендую подключить к выводу резистора, соединенному со стоком транзистора VT1. Если нет осциллографа, вместо него можно использовать мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения на пределе не менее 5 В.
Соедините разъём XS1 паяльника с USB-разъёмом компьютера (пока нагреватель не подключён, потребляемый ток будет оставаться в допустимых для компьютера пределах) или с пятивольтным сетевым адаптером с выходным USB-разъёмом. В течение 15 с после этого осциллограф или мультиметр будет показывать полное напряжение питания. Оно требуется, чтобы форсировано разогреть нагреватель до рабочей температуры.
При этом светодиод светит непрерывно. Далее устройство перейдёт в режим половинной мощности. Светодиод станет мигать (вспышки и паузы по 1 с). На экране осциллографа будут видны прямоугольные импульсы с коэффициентом заполнения 0.5, следующие с частотой 1 кГц. Мультиметр покажет половину напряжения питания.
Приблизительно через 30 с устройство должно автоматически перейти в режим минимальной мощности (четверть максимальной) Светодиод станет вспыхивать каждые 2 с на 0.2 с. На экране осциллографа появятся импульсы с коэффициентом заполнения 0,25, следующие с частотой 1 кГц, а мульти-метр покажет четверть напряжения питания. Если печатную плату встряхнуть, на заменяющем нагреватель резисторе на короткое время должно появиться полное напряжение форсированного разогрева, затем устройство перейдёт в режим половинной мощности.
Если однократно нажать на кнопку SB1. включится форсированный разогрев. затем будет установлен режим трёх четвертей максимальной мощности. Светодиод будет светиться с повторяющимися через каждые 2 с паузами длительностью около 0.2 с. Коэффициент заполнения импульсов на экране осциллографа будет 0.75, а мультиметр покажет три четверти напряжения питания.
Нажатиями на кнопку SB1 проверьте переключение устройства на минимальную мощность из всех режимов. Здесь нужно отметить, что после автоматического перехода в режим минимальной мощности кнопка SB1 перестанет действовать. Необходимо выйти из него встряхиванием печатной платы и только потом переключиться на нужный режим.
На этом проверку можно завершить и отпаять от платы резистор, заменявший нагреватель. Провод от корпуса нагревателя рекомендуется припаять к плюсовому выводу конденсатора СЗ. Провод, идущий от изолированного от корпуса вывода нагревателя, припаяйте к контактной площадке, соединенной со стоком транзистора VT1.
Из корпуса удалите полностью штырь, на который была надета прижимавшая шарик пружина. Установите плату и кнопку SB1 в нижней половине корпуса. В его верхней половине несколько укоротите канал, в котором находился шарик. Теперь через него будет выходить наружу толкатель кнопки.
Канал укоротите кусачками так, чтобы между половинами корпуса не было зазора, но кнопка прочно держалась в канале. Завинтите саморезы и установите кольцо на свое место. Для питания паяльника удобно использовать сетевой адаптер на 5В с выходным USB-разъёмом и допустимым током нагрузки не менее 2 А.
