Самодельная паяльная станция на базе контроллера с STM32 для жал типа Hakko T12

Всем привет. Хочу рассказать о постройке продвинутого паяльника под жала типа Hakko T12.
Предыстория.
Лазая по MySku.ru наткнулся на обзоры жал типа Hakko T12 и «народного» набора для постройки простой паяльной станции. Как-то мне сразу не очень понравилась перспектива собирать внутренности не самой удобной ручки, начал искать дальше и набрёл на обзоры ручек-клонов Hakko, всем здесь известные FX-9501 и FM-2028. Взял на карандаш. Тут же попались обзоры на Bakon-950D, вот эта станция меня, что называется, зацепила и было принято решение её приобрести. Однако, чем больше о ней узнавал, тем больше возникало сомнений, основная претензия была к разнице между декларируемой и фактической мощностью. Я понимал, что скорее всего возможности Bakon меня полностью устроят, но осадок присутствовал и никуда не девался. В обсуждении народ предлагал варианты решения проблемы, вплоть до замены штатного блока питания на нормальный 24В. Одна из ссылок вела на обзор такого блока питания от уважаемого Kirich. С этого момента пошёл отсчёт времени реализации идеи обзавестись наконец к 36 годам своей собственной станцией. С одной стороны паяю я не регулярно с очень большими перерывами, с электроникой дружу не очень, но с другой стороны, если какая то затея приходит в голову, тяжело от неё избавиться. Я могу, значит должен сделать.

Постройка.
В общем был куплен «народный» блок питания 24В.

Следом была заказана ручка аля Hakko FX-9501. Контроллер из «народного» набора мне не очень понравился, на уровне интуиции. В одном из многочисленных комментариев промелькнуло сообщение от пользователя qwerty2, что на ТаоБао можно найти контроллер интересней, с графическим дисплеем, базой жал и вообще более функциональный. Построен он на микросхеме семейства STM32F.


Заказал его через посредников, там же на ТаоБао у того же самого продавца была заказана заготовка корпуса.


Так же был заказан авиационный разъём типа GX12-5P.



Первым приехал блок питания, который был доработан в соответсвии с советами Kirich.


В БП заменён межобмоточный конденсатор на Y-конденсатор, который был извлечен из старой зарядки для телефона Ericsson, а так же добавлены 4 керамических конденсатора 0.15 мкФ в параллель выходным. Сделано это для уменьшения пульсаций и повышения защиты на случай пробоя. Следом приехала ручка и разъем GX12, к сожалению ручка комплектуется трехжильным кабелем, с которым полностью раскрыть функционал контроллера не получится, для нормальной работы с режимом сна нужен пятижильный кабель. Сей момент я упустил и пока кабель даже не заказывал, решил обойтись тем что есть, просто поставил перемычку на контакты, отвечающие за сон.

Спустя ещё месяц получил наконец плату контроллера и заготовку корпуса. Настало время собирать станцию. Из старого БП от компьютера был позаимствован силовой разъём 220В, в этом разъёме мне понравилась заводская обвязка, я решил оставить её как есть, на работу она сказывается только в лучшую сторону, повышая безопасность.

Так же был использован большой выключатель с подсветкой для включения станции, сел практически идеально.



В комплекте с платой шли термистор и ртутный выключатель.

Ртутный выключатель или датчик наклона используется для реализации «режима сна», термистор похоже должен способствовать улучшению термостабилизации, но поскольку у меня кабель не позволяет реализовать этот функционал в данный момент, я эти компоненты отложил на будущее. Как выше сказано, обошёлся обычной перемычкой. По самой плате информации найти не удалось, однако схему подключения воссоздать получилось, основываясь на схеме упрощённой платы, так же попадающейся на просторах ТаоБао. Схема в плохом качестве, но что-то разглядеть можно.

Сопоставив с имеющейся платой внёс корректировки.

Так должно быть в окончательном варианте. Извините за пэйнт, ничего лучше под рукой нет. Пробный запуск на весу.

Корпус пришлось немного доработать, проплавить посадочное место шурупа, иначе плата контроллера не встаёт вместе с передней панелью корпуса.


Габариты корпуса довольно компактные, всё умещается, но практически без запаса. Сначала хотел вкрутить в него бобышки от материнской платы компьютера и на них закрепить блок питания, но из тех, что нашёл, ни одни не подошли по высоте, БП в закреплённом состоянии получается слишком высоким, не возможно соединить половинки корпуса. Решил закрепить БП на двухсторонний скотч.



Соединил крышки, вкрутил винты и шурупы, получил окончательный внешний вид.



Управление.
Управление станцией осуществляется через ручку энкодера. Комбинации управления следующие:
1) Поворот ручки энкодера
2) Короткое нажатие на ручку энкодера
3) Длинное нажатие на ручку энкодера(2 сеунды примерно)
4) Нажатие на ручку энкодера и одновременный поворот ручки.
Рассмотрю подробнее. Поворот ручки энкодера в заивисмости от режима работы или пункта меню управляет изменением режима работы, значений или перемещением по пунктам меню. Короткое нажатие на ручку равноценно выбору или подтверждению. Длинное нажатие на ручку несёт две функции, если нажатие произведено в одном из режимов работы, то оно приводит к переходу в меню настроек станции, если нажатие произведено в меню настроект, то оно равнозначно выходу или отмене.
Нажатие на ручку энкодера с одновременным поворотом ручки имеет два действия в зависимости от направления вращения энкодера, если крутить ручку против часовой стрелки, пользователь попадёт в меню выбора жал.

Если крутить по часовой стрелке, то пользователь попадёт в меню настройки выбранного ранее жала. Здесь производится калибровка и инициализация жала.

Возможности станции.
После включения станция переходит в рабочий режим. Поворачиванием ручки энкодера против часовой стрелки происходит выбор режима работы (рабочий режим, режим ожидания, спящий режим), поворачиванием ручки по часовой стрелке происходит выбор режима Boost, который позволяет быстро увеличить температуру до заранее настроенного значения на заранее же выбранный временной промежуток. Нажатие на ручку приводит к выбору текущей рабочей температуры, регулировка значений температуры происходит с шагом, заранее определенным в меню настроек. Длительное удержание нажатой ручки приводит к входу в меню настроек станции. Здесь есть один важный нюанс, поскольку плата китайская, то по умолчанию язык в меню китайский, но есть возможность выбора английского языка. Дабы сэкономить нервы и время, после входа в меню настроек нужно выбрать пункт номер 13, а в нём выбрать английский язык. Дальше с навигацией по меню трудностей у большинства пользователей возникнуть не должно. Предвещая вопрос, русского языка нет, как впрочем и любого другого отличного от китайского и английского. Всего в меню настроек 16 пунктов.

1. Standbuy или режим ожидания. Здесь настраивается температура жала в режиме ожидания, время в минутах через которое станция перейдёт в режим ожидания после бездействия, а так же режим работы датчика, отвечающего за пробуждение. Возможен выбор из 4 режимов — Shake(вибрация), Switch(переключатель), Manual(ручной), Auto(автоматический). Подробно режимы не буду описывать, чтобы не приврать, тк сейчас у меня нет в ручке паяльника ни датчика вибрации, ни переключателя.
2. Sleep или режим сна. Здесь настраивается время простоя в минутах, через которое станция заснёт.
3. Boost или увеличение. Здесь настраивается значние на которое нужно временно повысить температуру жала и время действия увеличения в минутах. Перевёл криво, но ускорение тоже не совсем верно.
4. Cold end. По логике этот пункт меню отвечает за коррекцию температуры в зависимости от температуры окружающей среды, здесь можно выбрать тип терморезистора (NTC, PTC) и задать контрольную точку (по умолчанию 24 гарудса цельсия).
5. Tip или библиотека жал. Здесь можно выбрать те жала, которые имеются в наличии, впоследствии в меню переключения жал выбор будет происходить между отмеченными в библиотеке. Список обширный, порядка 80 позиций, плюс пользовательские ячейки, если конкретного типа жала нет в библиотеке.
6. Stepping или шаг изменения температуры. Здесь настраивается шаг в градусах цельсия, с которым будет меняться температура при увеличении или уменьшении в рабочем режиме.
7. Password или парольная защита. Здесь устанавливается пароль на вход в меню настроек, а так же активируется его использование.
8. Screen Saver или хранитель экрана. Здесь настраивается включение хранителя экрана, а так же время простоя, через которое харнитель экрана будет активирован.
9. Buzzer или пищалка. Здесь можно включить или выключить пищалку, которая сигнализирует о каких либо действиях. например сообщает о выходе на рабочую температуру, предупреждает о низком напряжении и т.д.
10. Voltage или напряжение. Здесь включается или отключается отображение на экране текущего значения напряжения, подаваемого на жало.
11. LowVol Protect или защита от низкого напряжения. Здесь можно включить защиту и сигнализацию о недостаточном напряжении питания. Отдельно настраиваются пороги для предупреждающего сигнала и отключения станции.
12. Power On или режим работы, в котоый загрузится станция при подаче питания. Здесь выбирается режим работы при включении, выбор между рабочим режимом, режимом ожидания и режимом сна.
13. Language или меню выбора языка. Здесь выбирается язык системы, китайский или английский.
14. Sys Info или информация о системе. Здесь отображается версия ПО и ревизия платы контроллера. в моём случае ревизия платы 2.00, версия ПО 2.09.
15. Init или инициализация. Происходит некая первичная калибровка системы. В чём суть пока не разобрался.
16. Exit или выход. Можно выбрать этот пункт и выйти в рабочий режим, а можно просто сделать длинное нажатие на ручку энкодера, эффект одинаковый.
По меню настроек всё.
Как видно на некоторых фотографиях, если ручка пальника не подключена к станции, на экран выводится сообщение об ошибке.

По самому экрану, экран популярный у китайцев, OLED двухцветный, верхняя часть экрана (примерно четверть всей площади) отображает жёлтый цвет, нижняя отображает синий. Такие экраны куда только не ставятся, например в mp3 плееры или дешевые маленькие телефоны.

На рабочем экране можно выделить следующие секции. Центральная и самая крупная отображает текущую температуру жала, верхняя часть экрана отображает выбранный режим работы, установленную температуру жала. Нижний левый угол отображает либо тип выбранного жала, либо текущее значение напряжения, подаваемого на жало. Правый нижний угол отображает температуру окружающей среды(вероятно с того самого термистора встраиваемого в ручку, который у меня не установлен), в моём случае рядом с показанием температуры горит восклицательный знак, что скорее всего сигнализирует об отсутствии контроля данного параметра в моей усечённой конструкции.
Получившимся результатом я доволен, на жало T12-I было много жалоб в обзорах, мол им не возможно ничего сделать, ну не знаю, с данной паяльной станцией у меня нареканий к жалу нет. Греет, паяет, смд берёт влёт, а в одном из обзоров именно невозможность нормально выпаять смд компонент с платы мобилки ставилась в укор жалу I и паяльной станции Bakon-950D в целом, при этом превозносилась станция под жала 900-ой серии. Для себя я вопрос с паяльниками закрыл, для моих нужд собранной станции более чем достаточно. У меня есть к ней небольшой набор жал, перекрывающий все мои потребности. Остаётся только заменить кабель у ручки паяльника на пятипроводной и встроить в неё датчик вибрации с термистором.
Это мой первый обзор, все компоненты куплены за свои кровные. Плата контроллера куплена через посредника, но его услуги я рекомендовать не могу, пожалел сто раз, что свзяался с taobao-0.com. Это и переплата лишняя за доставку, и очень долгие сроки, и нормально средства вернуть не получится, конская комиссия при возврате.
Выражаю особую благодарность за помощь и консультации пользователям kirich и qwerty2. Всем спасибо за внимание.

П.С.: По просьбам читателей выкладываю список материальных затрат на изготовление паяльной станции.
1) Плата контроллера — 16$
2) заготовка для корпуса — 6$
3) услуги посредника и доставка платы с заготовкой корпуса — 11$
4) народный БП 24В 4А — 8$
5) ручка FX-9501 + 2 жала — 12$
6) разъём GX12-5P — 1$
7) конденсаторы для доработки БП, силовой разъём, провода и кнопка включения выдернуты из различных не нужных устройств.
Итого: 54$.
Временные затраты — суммарно час на пайку и неспешную сборку. Обзор написан за несколько вечеров.