Аналоговый контроллер температуры "616 mini", часть 2

Ссылка на первую часть.

Платы контроллера «616 mini» (зеленые, Ver. 5.8), две штуки, я покупал по ссылке в декабре 2018 года. Сейчас ссылка не работает. Лежали они три года, пока собирался с мыслями. Когда начал писать обзор, нашел ссылку на другой магазин, проверил, что фотографии совпадают (версия 5.8). Заказал себе еще две штуки взамен «израсходованных». А потом в комментариях читатель aitchzed написал, что продавец высылает другую плату, спросил как ее настраивать. В отзывах на страничке товара покупатели тоже отмечают, что плата приходит другая. Пару дней назад и мои платы доехали. И оказалось, что плату продавец действительно высылает не ту, что показана на страничке товара. Рискует ( копеечно) наш китайский друг. Любой покупатель может потребовать компенсации из-за несоответствия. В первую часть обзора, в «исторический раздел» фотографии этой платы попали. Плата с черной паяльной маской (ЧПМ) и ОУ LM358, версия платы не указана, да и вообще никаких надписей на этой плате нет. Мне кажется, что эта версия платы более старая. Новые у китайского товарища видимо закончились и он решил пройтись по закромам. На зеленых платах стоят СМД — компоненты типоразмера 0402, а на плате ЧПМ — 0603. На платах версии 5.8 сделана попытка исправить некоторые недостатки схемы контроллера. Применен прецизионный операционный усилитель TP1562 вместо дешевого, но совершенно здесь неуместного операционника LM358 ( типовое смещение 2 мВ, максимальное 7 мВ, при этом весь диапазон сигнала жала T12 по графику ( ниже по тексту) около 6 мВ !!!), добавлены два защитных диода (лишние детали, совсем не по-китайски), добавлена возможность подстройки диапазона регулирования ( работает, но недостаточно хорошо). В то же время на обеих платах «оптимизировали» резистор 510 Ом в эмиттере биполярного транзистора, который присутствовал в одном из более ранних вариантов схемы. Тут нужно отметить, что в первой части обзора я этот резистор на схеме платы Ver. 5.8 не вычеркнул, но на самом деле его нет ( я там предупреждал, что полностью не посмотрел соответствие схемы и печатной платы). Пришлось здесь, в этом дополнении, схемку зеленой платы нарисовать заново. Этот резистор, хотя и коряво ( транзистор работает, как источник тока), должен был защитить затвор мощного транзистора от пробоя. Сейчас на обеих платах имеется явный схемотехнический «косяк» в виде напряжения питания 24 В, которое приложено к затвору TPCxxxx, при допустимом напряжении ± 20 В. Рассчитывать на встроенный защитный стабилитрон в этих полевиках по-видимому не стоит, потому что в даташитах никаких параметров ( Uст, Iст. макс) этого стабилитрона не обнаруживается. При открытом транзисторе SS8050 ток через стабилитрон ( если он включится) ничем не ограничен. И вообще, его назначение, скорее — ESD Protection. Кроме всего — прочего, защитный стабилитрон присутствует в документации на полевики TPC8xxx фирмы Toshiba, а вот в документации ( нашлась на сайте Чип&Дип) на аналог TPC8107 фирмы VBsemi встроенный стабилитрон не нарисован. Какие (чьи) транзисторы ставят китайцы в свои платы можно только гадать, хотя по картинкам больше похоже на Toshiba. Исправляется этот «косяк» очень просто, достаточно на обеих схемах/платах в коллектор биполярного транзистора добавить резистор 10 кОм. На схемах этот дополнительный резистор показан пунктиром. Если резистор 10 кОм установлен на плате, напряжение на затворе мощного полевого транзистора не будет превышать половины напряжения питания ( 12 вольт, при допустимых ± 20 В). С другой стороны, я уже три экземпляра платы включал на несколько часов при напряжении питания 24 В и ничего не сгорело. Если лениво, можно и не исправлять ( это не я написал :-))), претензии предъявлять китайцам ).

Схема контроллера «616 mini». Версия 5.8

Схема контроллера «616 mini». Версия с черной паяльной маской (ЧПМ).

Примечание: обе схемы не проверялись на полное соответствие печатной плате. По смыслу — должно быть правильно. Схема платы ЧПМ проверена чуток тщательнее.

Вот сама плата, полученная в январе 2022г.

Подключается плата с ЧПМ вот так:

Проблема с этой платой та же самая, что и с зеленой платой версии 5.8. В состоянии «из магазина» паяльник очень сильно перегревается.

В этот раз переделывать схему делителя не будем, воспользуемся тем что есть.

Рассчитаем напряжение на входе ОУ в крайних положениях движка переменного резистора делителя. В верхнем положении движка верхнее плечо делителя напряжения образовано параллельно соединенными резисторами 56кОм и 43 кОм. Нижнее плечо — резистор 51 Ом. Делитель подключен к стабилизированному напряжению +5 В. Расчетное значение 10,46 мВ. В нижнем положении движка-регулятора температуры напряжение на ножке 2 ОУ будет 4,54 мВ.

Повторю здесь график из первой части обзора.

Если посмотреть на график, с учетом рассчитанных напряжений, получается, что в исходном состоянии плата с ЧПМ будет регулировать температуру жала T12 в пределах 220˚C… 520˚C. Поэтому я ее в исходном виде даже включать не стал. При изменении номинала верхнего резистора делителя на плате с ЧПМ с 56 кОм на 120 кОм получим напряжения делителя 2.123…8.04 мВ. По графику примерные пределы регулировки температуры жала T12 от 120˚C до 380˚C. Это существенно лучше, чем исходные расчетные значения. На практике оказалось, что температура паяльника регулируется в пределах 130 …390˚C ( 1-й экземпляр паяльника с жалом T12) и 130 …395 ˚C ( второй экземпляр паяльника). Это говорит о том, что на моем экземпляре черной печатной платы попался хороший экземпляр ОУ LM358 со смещением близким к нулю.

На следующей картинке показана плата с ЧПМ на которой резистор 56 кОм заменен резистором 120 кОм («124», нижний левый резистор).

На фотографии ниже показано, как можно на плате с ЧПМ припаять дополнительный резистор 10 кОм (защита затвора MOSFET), о котором шла речь выше в тексте. Дорожку под резистором, которая соединяла коллектор S8050 c 4-й лапкой TPC8107 нужно перерезать. SMD резистор 10 кОм с размером 0603 можно подпаять прямо к контактам транзисторов.

В заключение, немного картинок о том, чем закончилась работа над «универсальным» контроллером температуры из первой части обзора на зеленой плате «616mini» версии 5.8. Сразу оговорюсь, что 3d принтера у меня нет, поэтому использовал попавшуюся под руку коробочку. Эстетика соблюдена по минимуму. Чтобы лежало на столе и не раздражало. Шкалу температур, всякие надписи мог нарисовать/напечатать, но не собрался. Желтый светодиод и переключатель «ДЕЖУРНЫЙ РЕЖИМ» — декоративные. В обсуждении в первой части обзора я рисовал схемку, как пристроить в данный контроллер дежурный режим. Но не сделал. Но возможность в коробочке предусмотрел. Честно говоря, конкретно для паяльников с жалами T12 я что-то стал сомневаться в необходимости дежурного режима. При разогреве за 10 секунд вполне достаточно простого выключателя. И я добавил в конструкцию этот выключатель. Зачем вообще в хозяйстве нужен контроллер, работающий с несколькими типами паяльников я пока точно не знаю, но наличие законченной и «уникальной» конструкции — радует.

Следующую картинку можно пропустить, а то потом будет трудно развидеть! :-)))

Приборные ножки с Али. Покупал давно — пригодились.

эта боковая стенка не доделана ( см. ниже).

Схема распайки разъемов паяльников.

На схеме ниже показан конечный результат настройки с уточненными номиналами резисторов делителя, пределами регулировки температуры для трех типов паяльников.

Был уверен, что в нагревателях A1322, как и в древнем паяльнике SL-I (Solomon) используется стандартная термопара ХА (Type «K»). Может быть так оно и есть, но в процессе настройки выяснилось, что паяльник с Али ( аналог Hakko) с этим нагревателем милливольт(ов) слегка недодает. Предполагалось, что есть жало T12 и все прочие ( с одинаковыми термопарами), и все паяльники с термопарой ХА можно будет регулировать на одном и том же варианте делителя (на фото станции — переключатель «T12 –ТХА»). Поэтому сначала и переключатель типа паяльника имел два положения. Увы, не получилось. В первой части я написал, что расчет у меня не совпал с реальностью. И ошибка в температурах ( точнее в верхнем пределе регулировки) получилась значительная (для паяльника «907»). Когда я стал проверять работу коробочки с паяльником SL-I ситуация отчасти прояснилась. В SL-I точно стоит ТХА. И на схеме делителя для паяльника SL-I верхнее плечо имеет номинал 1,0 МОм. Эта цифра точно совпадает с расчетом-прикидкой из первой части обзора. Где именно теряет милливольты нагреватель A1322 я не знаю, но подобранные резисторы делителя ( на схеме) показывают, что сигнал термопары A1322 примерно в полтора раза меньше, чем у термопары ХА.

Пришлось ввести дополнительный переключатель ( или как на схеме переключатель на три положения). Эта последняя доработка показана на следующей фотографии коробочки паяльной станции ( переключатель «907 – SL-I»). Явный плюс тут в том, что диапазон регулировки каждого типа паяльника можно настраивать независимо. Если постараться и настроить поточнее, можно даже шкалу на переменном резисторе нарисовать одну-единственную, которая будет правильно работать с любым типом паяльника.

Вот и все, про микроплату «616 мини» отчитался! Конец 2 части.