Паяльная станция на атмега328 с жалом t12

[codeboy]

Всем доброго времени суток! Я здесь новенький так что сильно не ругайте, не привык еще к кошачим повадкам. Насмотрелся я хвалебных обзоров на t12 и решил себе сделать такой девайс, с возможностью сохранять конфиги для каждого жала. В схемотехнике я не очень, зато неплохо владею программированием. Так вот собрал я все изначально на макетной плате, все работало как надо. Очень долго и нудно изучал как разводить плату потом как ее травить куча времени потратил на все это. Так много что уже захотелось все бросить и просто купить что есть. Все работает, но есть две проблемы которые я не могу решить.
1. Это мерцание дисплея или самопроизвольное изменение контрастности при открытие мосфета паяльника.
2. Наводки и помехи, на показания термопары с ОУ при включение куллера фена, причем чем больше обороты тем больше показания. Наводки идут на обе термопары, стоит вырубить куллер показания становяться реальнымы.
Кратко как все реализовано?
1.P канальный мосфет управляет паяльником через драйвер, т.к. нужно снимать показания температуры с плюсового пина паяльника при его закрытом состоянии.
2.Показания термопары усиливаються lm358, который работает питается параллельно стабилизатору 6.2 v что бы при максимальной температуре получать 5v. Вся система работает от ИБ 24v.
3.Есть еще один ОУ для определения наличия жала, смотрит за напряжением на мощном резисторе 0.15oм
4.Фен реализован через оптопару как на станции от Олега
5.Управление энкодерем с кнопкой, показания выводяться на lcd1602 через i2c расширителя портов (на нем и стоит потенциометр регулировки контрастности) , куллер фена регулируеться шим, причем пробовал на разных частотах помехи одинаковые.
Все делал в протеусе 8.
Cхема

Плата

Что получилось

Жду толковых советов , очень хочеться завершить проект до начала сессии. Спасибо!

[anton0456]

печатная плата никуда не годится. Тончайшие силовые проводники. Не разведено на плате аналоговое питание контроллера. Вообще не понятно как там работает АЦП.

[codeboy]

[uquote="anton0456",url="/forum/viewtopic.php?p=3336012#p3336012"]печатная плата никуда не годится. Тончайшие силовые проводники. Не разведено на плате аналоговое питание контроллера. Вообще не понятно как там работает АЦП.[/uquote]
Насчет дорожек согласен тонкие, но провода которые идут на нагреватель паяльника еще тоньше, думал что хватит ему такое сечение проводника. Насчет аналогового питания если я правильно понял это пин к которому подводиться опорное напряжение для измерений, так? Если так, то я прочитал что по умолчанию оно равно напряжению питания контроллера, и его не нужно подводить. Или вы имели что то другое?

[anton0456]

20 пин - avcc - это питание АЦП внутри контроллера.21 пин Aref - это пин для подачи референсного напряжения.

[codeboy]

[uquote="anton0456",url="/forum/viewtopic.php?p=3336205#p3336205"]20 пин - avcc - это питание АЦП внутри контроллера.21 пин Aref - это пин для подачи референсного напряжения.[/uquote]
Cпасибо, разобрался теперь что к чему, закоротил avvc на vcc. Самое интересное что ничего не изменилось все также работает. Насчет дорожек нашел хорошую статью, что нельзя землю силовой и питания контроллера смешивать, чтобы силовая не мешала питанию контроллера попробую развести заново.

[anton0456]

Стабильность и точность измерения температуры будет так же зависеть от стабильности питающего контроллер напряжения. Плюс разрешение температуры при 5в будет равно 5/1024. Если понизить референсное напряжение до 2.54В, то улучшить оное можно вдвое. Термопара К типа, которая используется в нагревателях выдает 41мкВ на градус. Если задать коэфициент усиления 100 на усилителе термопары, то можно получить отличный результат без применения подстроечных резисторов, а все обсчитывать программно. Вдобавок ко всему, я не вижу защиты от перенапряжения на входах усилителя ОУ термопары паяльника. На него подается при нагреве как минимум 23-24В. Так же не вижу смысла использовать дополнительный резистор 0,15Ом. Зачем он вообще там? Дополнительный обогрев? Достаточно показаний термопары. Ну и не мешало бы ввести компенсацию холодного спая, это если по уму все делать.

[codeboy]

[uquote="anton0456",url="/forum/viewtopic.php?p=3336251#p3336251"]Вдобавок ко всему, я не вижу защиты от перенапряжения на входах усилителя ОУ термопары паяльника. На него подается при нагреве как минимум 23-24В. Так же не вижу смысла использовать дополнительный резистор 0,15Ом. Зачем он вообще там? Дополнительный обогрев? Достаточно показаний термопары. Ну и не мешало бы ввести компенсацию холодного спая, это если по уму все делать.[/uquote]
Почему, есть защита, стоит стабилизатор d2 на 6.2v т.е. равно напряжению питания ОУ. Резистор стоит что бы контроллер мог определять снятое жало с паяльника, чтобы предложить новые конфигурацию для нового жала. Если на резисторе есть напряжение значит жало стоит иначе нет. Холодный спай учитывается программно установлено 20 градусов. Программная фильтрация фильтром Каламана компенсируюет не точности в 5/1024 . И апроксимация зависимости напряжения от температуры по точкам 100 200 и 300 градусов дает еще больше точности. Меня вполне устраивает достигнутая точность, по термопаре мультиметра температура не отклоняется от заданной больше чем на 2 градуса. Проблемы только с помехами, как я писал.

Добавлено after 10 minutes 3 seconds:
Насчет питания контроллера, я использовал импульсный dc -dc преобразователь на xl4015 чтобы получит 5 из 24v. Есть смысл ставить линейный преобразователь типа 7505 после него для более стабильного питания?

[anton0456]

почему бы не определять наличие жала по наличию/отсутствию термопары?
Ставить линейный преобразователь нет смысла, имеет смысл поставить TL431 и подать напряжение на Aref мк. Хотя если использована LM358 - то можно вообще не думать ни о чем. Она сведет все на нет.

[codeboy]

[uquote="anton0456",url="/forum/viewtopic.php?p=3336511#p3336511"]почему бы не определять наличие жала по наличию/отсутствию термопары?
Ставить линейный преобразователь нет смысла, имеет смысл поставить TL431 и подать напряжение на Aref мк. Хотя если использована LM358 - то можно вообще не думать ни о чем. Она сведет все на нет.[/uquote]
Можно и на термопаре, но не надежно. Т.к. в режиме ожидания, когда паяльник холодный, проверка ведется очень малым током, жало почти не греется,а температура холодного спая не учитывается, то можно поймать ложный сигнал или наоборот проморгать. Чем tl431 лучше 7805 не понимаю? Думаю, т.к. система питается от 24в то во время включения и выключения паяльника наверняка есть просадки, которые влияют на преобразователь xl4015, соответсвенно 5v гуляет, а так если повысить выход до 9v а после него будет стоять 7805 уже не будет таких гуляний. И чем плох lm358? да не rail to rail, но ведь почти все устройства на термопаре на них собираются.

[anton0456]

Может я как-то не так выражаюсь, но наличие/отсутствие термопары можно реализовать с помощью дополнительного высокоомного резистора во входной цепи ОУ термопары. Это же элементарщина. TL431 отличается от 7805 буквально всем. Достаточно глянуть даташиты и понять для чего нужен управляемый стабилитрон и отдельный стабилизатор напряжения.
LM358 тем и плох, что не R-R. Подстроечные резисторы в цепях ОС - лично я считаю злом. Параметры убегают со временем, либо вообще может пропасть контакт, что бывало у меня.

[codeboy]

Подстроечные резисторы после подстройки можно заменить обычным резистором и проблем нет. Насчет термопары, я не понимаю, не электотехник я, а программист, это мой первый опыт самоделки. Термопара, жало здесь одно и тоже т.к. стоят последовательно. Как можно получить напрежение меньше 24v на входе если сопротивление жала 10ом. Чтобы снизить напряжение делителем нужно ставить сопротивление меньше 10ом. Что в итоге я и сделал. Я понимаю что TL431 и 7805 разные один регулируемый другой нет, но разве конечная стабилизация разная? Я это спрашивал. Да если ставить управляемый стабилизатор не понадобиться dc-dc преобразователь. Но я делаю из того что есть под рукой, так что если разницы нет в стабилизации мне его легче поставить. Может быть это и элементарщина для вас,а я впервые эти занимаюсь, и это естественно в моем случае не понимать простые вещи. За советы спасибо, уже почти развел новую плату.

[anton0456]

заменять подстроечные резисторы обычными - это глупость. Предположим необходимо сопротивление 1224 ома. Набирать из трех? Не проще ли использовать 1% и жестко задать коэфициент усиления? Коэфициента усиления 100 и референсного напряжения в 2,54В более чем достаточно. Линеаризацию показаний можно проводить по известной таблице. Не понимаю, причем тут сопротивление нагревателя и 24В? TL431 - это ИОН, а 7805 стабилизатор напряжения. Линейный. Назначение у них разное. Так же советую прикинуть на пальцах какая мощность будет выделяться в виде тепла на 7805, если запитывать ее от 24В. Хз, что сильнее будет греться паяльник или 7805. В идеале нужен DC-DC преобразователь 24/5В и ИОН, на той же ТЛке, дабы минимизировать пульсации на питающей линии. Вообще в Атмеге уже встроенный ИОН есть, но стабильностью он не отличается. Лучше использовать внешний. Так же использовать R-R ОУ, и измерять температуру холодного спая. Именно измерять, а не принимать какой-то одной. Есть схемы на ОУ с компенсацией ХС, их полно в гугле. Советую посмотреть как сделано у Ридико Леонида. Легко можно адаптировать под Т12 его схему. Разумеется, прошивку нужно писать свою.

[codeboy]

Ну вот переделал, усилил силовые дорожки, постарался развести землю 5v так чтобы силовые токи и 5v друг другу не мешали, добавил 7805, он будет питаться от 9v потребление 40mA так что греться не будет.
Схема чуть изменилась:

Плата:

[anton0456]

RV1 220Ом? Не мало? На вскидку при R1 100к и RV1 220Ом - Кус будет больше 400. При 350 градусах и термопаре К-типа напряжение на выходе ОУ будет максимально возможным. Разъем питания, управляющий транзистор и разъем паяльника должны быть максимально близко. И лично я бы залил плату земляным полигоном или сделал бы разводку звездой. Еще бы не плохо заглянуть в даташит 7805 и глянуть заявленную стабильность напряжения. Если +5В берется как референс для АЦП, то я бы более тщательно проработал этот вопрос. И не вижу блокировочных конденсаторов. Крайне желательно возле каждой ноги с питанием повешать блокировку. Хуже не будет, а проблем поможет избежать. После 7805 нужен электролит, смотреть в даташите какой емкости.

[codeboy]

Сопротивление было подобрано эксперементально я ничего считал, грел жало внешним источником и измерял напряжение одним мультиметром и другим мерил температуру. Строил график зависимости температуры от напряжения. Судя по всему на жалах t12 термопара ни К типа. Зависимость была далеко не линейная учитывая даже погрешность измерений, по этому пришлось делать аппроксимацию по определенным точкам в моем случие 200 300 400 чтобы получить близкие к реальным показания . Другое дело фен , у него линейность отчетливая, и зависимость постоянная на градус. Как и говорили, подстроичник это зло, я его не хотел ставить, и заранее подобрал сопротивления, но возможность его поставить на плате все таки оставил, а номинал так и остался. По тестам после заметил что каждый экземпляр lm358 ведет себя по разному. Ну и чтобы узнать откуда помехи, начал менять все детали методом исключения, тогда и пришлось поставить подстроичник. Насчет 7805 думаю уж точно лучше будет вести, по крайне мере просадок точно не будет. Блокировочные конденсаторы согласно даташиту 7805 керамика. Специально потратил время чтобы узнать керамика нужна или электролит. Все пишут что по даташиту керамика но многие ставят электролит, так и не разобрался что к чему и сделал по даташиту. Что дает земленой полигон? сделаю это не трудно. А насчет разводки звездой, не получается, слишком много факторов разных, ну или я разводить не умею, головоломка прям.

Добавлено after 20 minutes 32 seconds:
Вот еще чуть доработал согласно заметкам: