خانه / چگونه بسازیم / الکترونیکی / دستگاه هویه رومیزی بسازید و از لحیم کاری لذت ببرید !

دستگاه هویه رومیزی بسازید و از لحیم کاری لذت ببرید !

یکی از ابزار‌های مهمی‌که باید روی میز کار همه دوستانداران مدارات الکترونیکی باشد، دستگاه هویه است . برای این که صاحب یک دستگاه لحیم باشید لازم نیست حتما با مدار‌های الکترونیکی سر و کار داشته باشید. ممکن است این دستگاه را برای کار‌های دیگری مانند پروژه‌های هنری و کاردستی و یا تعمیر لوازم خانه نیاز داشته باشید.

برای انجام اکثر کارهای مرتبط، داشتن یک دستگاه هویه معمولی نیاز شما را بر طرف خواهد کرد . اما برای انجام کارهای ظریف تر مانند تعمیر لوازم خانه یا ساخت مدار‌های الکترونیکی نیاز دارید که یک دستگاه رومیزی لحیم کاری داشته باشید. در لحیم کاری کنترل دمای لحیم برای جلوگیری از سوختن قطعات الکتریکی بسیار مهم است. مخصوصا این که خیلی از تراشه‌های الکترونیکی به دما بسیار حساس هستند. علاوه بر این ، دستگاه لحیمی‌که از آن استفاده می‌کنید باید آنقدر قدرتمند باشد که بتواند دمای مورد نیاز شما را همیشه تامین کند. به خصوص در مواقعی که در حال لحیم کردن یک قطعه به یک سطح بزرگ هستید که مانند یک رادیاتور عمل می‌کند. ساختنی با نحوه ساخت یک دستگاه هویه قدرتمند و همچنین بسیار کاربردی در خدمت شماست !

طراحی دستگاه هویه

برای طراحی یک دستگاه لحیم خوب باید چند نکته را به خاطر داشته باشید :

توانایی جابجایی : 

اگر دستگاه لحیم رومیزی شما بیش از اندازه بزرگ یا سنگین باشد ممکن است شما را دچار مشکل کند . برای این که این موضوع حل شود باید از منابع تغذیه با تکنولوژی سوییچینگ به جای تراس‌های بزرگ و سنگین استفاده کنید.

طراحی ساده :

نمایشگر‌های LCD و دکمه‌های اضافی نه تنها باعث بالا رفتن هزینه‌ها می‌شوند که معمولا امکاناتی را ایجاد می‌کنند که در اکثر مواقع به درد شما نخواهند خورد . برای اهمین یک نمایشگر رقمی‌ساده و کوچک که بتوانید با آن تنظیمات دستگاه را مشاهده کنید کافی است . برای انتخاب دمای مورد نیاز شما هم از یک ولوم ساده بهره گرفته شده است . برای تنظیم دقت هم نیازی به سخت افزار ندارید . نرم افزار دستگاه به راحتی از عهده این کار بر خواهد آمد.

استاندارد بودن :

یک طراحی خوب باید با استاندارد‌های رایج بازار سازگار باشد . برای همین ما از یک سوکت ۵ پین Aviator (نوعی سوکت DIN) که استاندارد دستگاه‌های لحیم مشهور Hakko است برای نوک داغ دستگاه استفاده کرده ایم.

بهترین راه برای کنترل دمای فلز داغ دستگاه هویه، یک میکرو کنترلر به صورت یک کنترل کننده PID است. اگر با مباحث ساده مهندسی کنترل آشنا باشید، می‌دانید که این نوع از کنترل کننده‌ها یکی از رایج ترین و ساده ترین انواع کنترل کننده‌های موجود است. برای مثال پرینتر‌های سه بعدی از این نوع از کنترل کننده‌ها برای ذوب کردن فیلامان‌های پلاستیکی استفاده می‌کنند.

قواعد کار کنترل کننده‌های نوع PID خیلی هم نو نیست . این نوع از سامانه‌های کنترل تقریبا در هر چیزی که نیاز به تنظیم اتوماتیک دارد استفاده می‌شوند و کاربرد بسیار گسترده ای در صنعت دارند. حتی ترموستات‌های دیجیتال لوازم خانگی هم از همین نوع از کنترل استفاده می‌کنند .

توجه داشته باشید که پروژه ساخت دستگاه هویه پروژه ای ساده نیست و نیاز به تجربه در انجام پروژه‌های الکترونیکی دارد.
در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت : یخ خشک را در خانه درست کنید

نحوه کار دستگاه هویه

قبل از شروع توضیح نحوه کار دستگاه هویه ،باید کمی‌در مورد کنترل کننده‌های PID بدانیم . برای توضیح نحوه کار این نوع از کنترل کننده‌ها با یک مثال آغاز می‌کنیم .

در این دستگاه هویه ، سیستم همواره در حال رصد کردن خطا است.خطا در اینجا اینگونه تعریف می‌شود :

اختلاف دمای بین دمای واقعی نوک داغ لحیم و دمایی که ما می‌خواهیم که نوک هویه داشته باشد. این سامانه همواره در حال رصد این اختلاف داما است و خروجی میکرو کنترلر – که کنترل کننده گرم کننده یا هیتر است – را به صورت یک موج PWM (مدولاسیون عرض موج) طبق فرمول زیر تغییر می‌دهد :

PID-Control-Formula

همان طور که از فرمول بر می‌آید ، سه عامل Kp ، Ki و Kd در فرمول دیده می‌شود . Kp پارامتری است که به خطا در هر لحظه اشاره دارد. پارامتر Ki پارامتری است که به خطاهای انباشته شده روی هم در طول زمان کار را نشان می‌دهد و Kd در واقع پیش بینی کننده خطا در زمان آینده است.

در این پروژه ما از کتابخانه توابع برنامه نویسی Brett Beauregard برای PID استفاده می‌کنیم که کنترل کننده‌های PID سازگار شونده با محیط را به صورت نرم افزاری شبیه سازی می‌کند. این کنترل کننده دو نوع پارامتر دارد. کنترل تهاجمی‌و کنترل محافظ کارانه . وقتی که دمای فعلی ما از دمای دلخواه فاصله زیادی دارد، کنترل کننده از مود تهاجمی‌برای کنترل دما استفاده می‌کند. اما وقتی نوک دستگاه هویه نزدیک باشد. کنترل کننده به صورت محافظ کارانه این دما را کنترل خواهد کرد.

فلوچارت کار کنترل کننده دستگاه هویه را در زیر می‌بینید :

PID-Flow-CHART

این نوع از کنترل سازگار با محیط به ما اجازه می‌دهد که دستگاه هویه بسازیم که به سرعت داغ می‌شود و دمای دقیقی نیز خواهد داشت .

مدار شماتیک کنترل کننده دستگاه هویه را در زیر می‌بینید :

مدار شماتیک دستگاه هویه
مدار شماتیک دستگاه هویه

دستگاه هویه ما از یک میکرو کنترلر AVR به عنوان کنترل کننده هوشمند استفاده می‌کند، مدل میکرو کنترلر مورد استفاده ما ATMEGA8 است . اما شما می‌توانید از مدل‌های دیگر میکرو کنترلر‌های ATMega استفاده کنید.

برای دریافت اطلاعات دما ، یک حسگر دمای ترمو کوپلی – که باید در سر داغ دستگاه لحیم جاسازی شده باشد- به کنترلر وصل شده است (این سر‌ها به صورت آماده در بازار به فروش می‌رسند). ولتاژ ارسالی از این حسگر دما در مدار ما در حدود ۱۲۰ بار تقویت می‌شود که از هر گونه خطا بر اثر نویز و اثر دما گرمایی در مدار ما جلوگیری شود. خروجی تقویت شده به پایه ADC0 میکرو کنترلر متصل شده است و از این طریق است که میکرو کنترلر ولتاژ ارسالی را با استفاده از مدار دیجیتال کننده داخلی خود (ADC) به یک مقدار دیجیتال بین ۰ تا ۱۰۲۳ تبدیل می‌کند.

ولتاژ دلخواه ما با استفاده از یک ولوم یا همان پتانسیومتر به میکرو کنترلر فرستاده می‌شود. این کار با تکنیک تقسیم ولتاژ ساده انجام خواهد شد. ولتاژی که نشان دهنده دمای دخواه ما است از پایه ADC1 میکرو به آن داده می‌شود. این مقدار از ۰ تا ۵ ولت با چرخاندن ولوم قابل تغییر است که میکرو کنترلر یک ولتاژ را هم تبدیل به دیجیتال کرده و از ۰ برای صفر ولت و ۱۰۲۳ برای پنچ ولت ارزش گذاری می‌کند .

در ساختنی بخوانید :  تقویت کننده سیگنال وای فای بادوام و کاربردی بسازید

وقتی میکرو کنترلر ۵ ولت را از تنظیم ما دریافت می‌کند ، مقدار ۱۰۲۳ را به آن اختصاص می‌دهد و این برابر با حداکثر دما یعنی ۳۵۰ درجه سلسیوس است . میکرو این کار را به کمک یک “نقشه عملکرد” در کد برنامه نویسی انجام خواهد داد.

لیست قطعات مورد نیاز

لیست قطعات مورد نیاز برای ساخت دستگاه هویه رومیزی در جدول زیر آورده شده است :

لیست قطعات مورد نیاز برای ساخت دستگاه هویه
لیست قطعات مورد نیاز برای ساخت دستگاه هویه

همچنین قطعات زیر نیز برای ساخت دستگاه هویه مورد نیاز است :

  • سری لحیم کار با مارگ Hakko و یا هر مارکی که با استاندارد‌هاکو کار کند.
  • منبع تغذیه ۲۴ ولتی و حداقل جریان ۲ آمپر (بهتر است سوییچینگ باشد اما می‌توانید از منبع تغذیه ترانسی هم استفاده کنید)
  • پتانیسومتر (ولوم) ۱۰ کیلو اهمی
  • سوکت Aviation دارای ۵ پین
  • کانکتور الکتریکی پنلی
  • PCB یا همان برد الکتریکی برای مونتاژ مدار‌ها
  • کلید قطع و وصل با تحمل توان جریان ۲ آمپر
  • پین هدر‌های ۲٫۵۴ میلی متر
  • مقدار زیادی سیم
  • کانکتور‌های موسوم به Dupont
  • جعبه دستگاه (می‌توانید از پرینتر سه بعدی برای ساخت جعبه خودتان استفاده کنید . فایل‌های پرینت سه بعدی در فایل پروژه موجود است)
  • یک نمایشگر سه تایی ۷ سگمت آرایه ای (آند مشترک)
  • برنامه ریز میکرو کنترلر‌های AVR از نوع ISP (می‌توانید از Arduino هم برای این کار استفاده کنید)

می‌توانید به جای نمایشگر آرایه LED از نمایشگر‌های LCD رقمی‌ساده موجود در بازار هم استفاده کیند و به جای ولوم از دکمه برای زیاد و کم کردن دمای دخواه خود استفاده نماید. اما برای این کار باید کد برنامه نویسی میکرو کنترلر را تغییر دهید و در مدار‌های دستگاه دستکاری‌های کوچکی انجام دهید.

نحوه ساخت دستگاه هویه

در ابتدا شما باید PCB مدار‌های دستگاه را بسازید. می‌توانید از انواع روش‌ها برای این کار استفاده کنید. فایل‌های PCB را دانلود کرده و آن‌ها را با نرم افزار Kicad یا هر نرم افزار دیگری به دلخواه خودتان تغییر دهید. سپس همه قطعات را به خوبی در جای خودشان لحیم کنید .

دقت داشته باشید که کلید باید در سر راه منبع تغذیه و کانکتور قرار بگیرد. از سیم‌های به اندازه کافی زخیم برای اتصال قسمت‌های مختلف به هم دیگر استفاده کنید . برای اتصال پتانسیومتر به مدار طبق شکل اولین پایه پتانسیومتر را به ۵ ولت ، دومین پایه را به POT و سومین پایه را به زمین مدار متصل کنید. همه اتصال‌هایی که باید برقرار کنید روی نقشه PCB معلوم است .

برای وصل کردن آرایه LED دقت داشته باشید که در اینجا از آند مشترک (Common Anode) استفاده شده است . اگر آرایه شما کاتد مشترک است باید کد برنامه نویسی را تغییر دهید. بین‌های E1 و E3 را به آند‌ها وصل کرده و پین‌های A-dp را به پین‌های متناظر روی آرایه LED متصل کنید.

در ساختنی بخوانید :  آموزش ساخت : گیتار الکتریک بسازید

دیتا شیت آرایه LED خود را مطالعه کنید تا پایه‌ها را به درستی وصل کنید. در پایان سوکت را روی مدار دستگاه هویه خود قرار داده و آن را به خوبی لحیم کنید. شماتیک مدار دستگاه هویه شما را راهنمایی خواهد کرد.

حالا نوبت قسمت شیرین برنامه ریزی میکرو کنترلر است . همان طور که گفتیم شما باید کتابخانه PID را برای این کار داشته باشید. اگر شما برنامه ریزی را با برنامه ریز VAR اجام می‌دهید که مشکلی نیست. برای ادامه کار شما باید نرم افزار Arduino IDE و Arduino Sketch را بر روی رایانه خود نصب کرده باشید. سپس در برنامه Sketch روی Upload  کلیک کنید.

اگر قرار است با آردوینو برنامه ریزی میکرو کنترلر خود را انجام دهید، Arduino Uno یا Nano خود را به رایانه متصل کنید. به آدرس زیر بروید :

file -> examples -> ArduinoISP

سپس به اینجا بروید :

tools -> programmer  -> Arduino as ISP

طبق عکس عمل کرده و Arduino Sketch را دانلود کنید . سپس Sketch را اجرا کرده و سپس کلیک Upload using programmer را بزنید.

توجه کنید :

اگر از میکرو کنترل ATMEGA8 استفاده می‌کنید و ورژن آردوینو شما بالاتر از ۱٫۶٫۰ است باید طبق این لینک عمل کنید.

کالیبره کردن دستگاه هویه

جعبه باز شده دستگاه هویه
جعبه باز شده دستگاه هویه

شما نیاز به یک ترموکوپل دارید که بتواند دمای نوک داغ را اندازه گیری کند. بعد از این که دما را اندازه گیری کردید ، باید مقدار پیشفرض “۵۱۰” را در کد برنامه نویسی در این خط تغییر دهید. دقت کنید که از فرمول نشان داده شده استفاده کنید.

Map(input,0,510,25,350)

TempRead به معنای دمایی است که در روی ترمومتر دیجیتال شما خواهنده شده است و TempSet دمایی است که شما دستگاه هویه را روی آن مقدار تنظیم کرده اید. این تنظیم به اندازه کافی دقیق هست و کار شما را راه خواهد انداخت.

Soldering-station-calibration-formula

همان طور که دیدید ، ساخت یک دستگاه هویه پروژه ساده ای نیست . اما تجربه شیرینی است که می‌توانید از ساخت آن لذت ببرید . همچنین این پروژه بسیار کاربردی است . این دستگاه جای بهبود زیادی دارد. اگر به اندازه کافی در کارهای الکترونیکی خبره هستید می‌توانید این دستگاه را پیشرفته تر و بهتر کنید !

دستگاه هویه می‌تواند دمایی برابر با ۳۵۰ درجه سلسیوس تولید کند . تماس اجسام با دما‌های بالا با بدن انسان می‌تواند منجر به سوختگی‌های شدید شود. لطفا موارد ایمنی را در کار با هویه در نظر بگیرید.

فایل‌های ساخت دستگاه هویه :

توجه داشته باشید که پسورد فایل www.saakhtani.ir است .

منبع

خلاصه مطلب
روش ساخت یک دستگاه هویه با قابلیت تنظیم دما
عنوان مطلب
روش ساخت یک دستگاه هویه با قابلیت تنظیم دما
توضیح کوتاه
دستگاه هویه با قابلیت تنظیم دمای سر هویه برای مصارف مختلف
نویسنده
ساختنی

بیشتر بخوانید:

آموزش ساخت : برای گلدان هایتان قاب چوبی بسازید... اگر اهل نگهداری از گل و گیاه در خانه تان باشید، احتمالاً به اندازه خرید گیاه برای خرید گلدان هم هزینه می کنید. در این ساختنی می خواهیم یک راه ساده برا...
آموزش ساخت : با ورق فلزی بخاری کاردستی درست کنید... اگر دنبال یک کاردستی ساده، جالب و ارزان می گردید که بی ارتباط به فصل سرما هم نباشد، بخاری کاردستی را امتحان کنید. این بخاری مینیاتوری با ورق های فلزی ...
اجاق فلزی فوری با شعله قوی و بادوام بسازید... روش های ساخت اجاق مسافرتی و وسایلی که می توان با آنها اجاق ساخت، بسیار متنوع هستند. در این ساختنی یکی از این روش های ساخت اجاق فلزی را یاد می گیرید که...
آموزش ساخت : یک جعبه چوبی با پرینت های رنگی بسازید... اگر شما هم طرفدار جعبه های آتیک و قدیمی هستید، این ساختنی را از دست ندهید. در این ساختنی می آموزید چطور با تکه های چوب یا جعبه چوبی میوه یک جعبه آنتیک...
با تکه های چوب بدرد نخور میز قهوه خوری بسازید... اگر اهل نجاری باشید و ساختنی های چوبی را دنبال کنید، حتماً در کارگاه تان کلی تکه های چوب بدرد نخور و بدون استفاده پیدا میشود. تابحال فکر کرده اید با ا...
آموزش ساخت : آینه بی نهایت حساس به دما بسازید... در ساختنی های قبلی طرز ساخت آینه بی نهایت را آموختید. در این ساختنی هم طرز ساخت یک آینه بی نهایت را می آموزید اما این آینه بی نهایت به دما حساس است و ...

درباره مهرداد جمالی

مهرداد جمالی
مهرداد جمالی ، متولد 1367 ، دانش آموخته رشته لیسانس مهندسی مخابرات دانشگاه ملی زنجان و دانشجوی ارشد مدیریت صنعتی است. وی بنیان گذار اصلی پروژه ساختنی و یکی از مدیران ارشد وبسایت است.

پیشنهاد می کنیم

با دستگاه برش لیزری پایه لپ تاپ خنک کننده و فن دار بسازید

در این ساختنی آموزش ساخت پایه لپ تاپ چوبی را یاد می‌گیرید که دو فن …

یک دیدگاه

  1. سلام بنده برای اندازه گیری دمای نوک هویه ترموکوپل نداریم لطفا مقدار صحیص عدد مورد نظر بگید تا جایگزین کنم

پاسخ دهید