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半田鏝は、かなりの頻度で使用しています。
その際、切り忘れ防止のタイマーと、出力を絞る為の位相制御ユニットを組み合わせて使っていました。
（電子回路やソフトウエア→その他→半田鏝で紹介しています。）
今回、これら二つのユニットを一つにまとめたコントローラを製作しました。
タイマーに関しては、それほど問題はなかったのですが、位相制御ユニットには不満がありました。
書き忘れましたが、出力を絞るのは、過温度になると鏝先が酸化して半田の乗りが悪くなり、寿命も短くなる為です。
写真は現在使用中の位相制御ユニットの電流波形です。（センターが少し、ずれています。）
可変抵抗とコンデンサーによる時定数を変化させ、電流が立ち上がるタイミングを調整しています。
可変抵抗の回転角と出力は直線関係ではなく、調整範囲は狭いです。
写真で分かるように、電流の方向により、立ち上がる位相が異なっています。
これは、トライアックのゲート感度が極性によって異なっている為と予想します。
さらに大きな問題は、位相制御の場合、電流が急激に立ち上がる為、高調波が発生し、鏝が振動しているのが感じられる
ということです。
近くにＡＭラジオがあれば、雑音も入ります。
私は安くて使い易いニクロム線ヒーターの半田鏝を使っているのですが、ヒーターがよく切れます。
位相制御で電力を絞れば、ヒーターが長持ちしそうに思いますが、逆に寿命が短くなったような気がします。
これは鏝の振動と関係があるのではないかと思いました。
今回は位相制御を止め、ＰＷＭとゼロクロスＳＳＲを使った間欠制御にしました。
必ず０Ｖでオンするので雑音も発生せず、Ｂ型カーブの可変抵抗の回転角と出力が、ほぼ比例します。
ただし、約１秒周期で出力がオンオフするので調光やモーターの制御には使えません。
ヒーター専用です。
タイマーは２０分、４０分、６０分の３段階に設定出来ます。
回路図をクリックすると拡大表示されます。
拡大図から本文に戻るにはブラウザの←戻る釦を使用してください。
電源はトランスレスです。
トランスを使った方が確実ですが、最近、ピッタリの容量で安いトランスが入手しづらくなっています。
２．２ＵＦのコンデンサーを２個直列にしているのは、回路のグランドを少しでもＡＣラインから分離しようとする
気分的なものです。
１．１ＵＦのコンデンサー１個と同じですので、１ＵＦのコンデンサー１個でも動作するはずです。
今回の回路定数では５０Ｈｚの時２５ｍＡ、６０Ｈｚの時３０ｍＡ程度、流せるはずです。
（実測ではなく、ＳＰＩＣＥシミュレーションです。）
この回路の消費電流は２０ｍＡＭＡＸでした。（ＤＣ電源による実測です。）
デバッグ、動作確認は必ず、別途用意したＤＣ電源で行います。
回路図のようにショートピンかスイッチで切り替えるようにしておきます。
それから、３端子電源は品種により、立ち上がる瞬間に数十ｍＡを必要とするものがあります。
この回路では、この電流を流せません。
例を挙げると、ＬＭ２９３１Ｚ−５は永久に立ち上がれません。（失敗を経験済み）
ＳＳＲは秋月の２５Ａキットを使用しています。
個別に部品を集めるのは面倒ですので、重宝します。
ただし、フォトカプラの入力側に入っている３３０Ωは４７０Ωに変更しています。
これは、電源に余裕が無いため、少しでも消費電流を減らす目的です。
キットのフォトカプラを実験したところ、入力電流が最低３ｍＡで負荷がオンしました。
最初の３３０Ωでは約１０ｍＡ、４７０Ωでは約７ｍＡ流れます。
それからＴ１端子とゲートの間に２２ＫΩの抵抗を入れました。
これはフォトトライアックがオフの時、トライアックのゲートが浮いてしまうことを嫌った気分的なものです。
Ｒ１３の１５０Ωに比べ、十分大きい値でないと、トライアックがオン出来ません。
制御はＰＩＣ１６Ｆ８８で行っています。
出力設定値は電源電圧を可変抵抗で分圧した値をＡＤ変換しています。
出力はＳＳＲにＰＷＭ波形を送っています。
ＰＷＭの周期はソフトウエアタイマーで１０２４ｍＳに設定します。
デューティーはＡＤ変換値（最大で１０２３ｍＳ）をそのまま使用しています。
（わずかに＋側にシフトしていますが）
これによりＰＷＭの分解能は１ｍＳとなりますが、実際にはＳＳＲが０クロスであるため、６０Ｈｚの場合、８ｍＳ程度
になるはずです。
出力ＬＥＤの点滅具合を見れば、だいたいのデューティーは分かります。
作業を中断するときのために、待機スイッチを設けました。
オンにするとデューティーが設定値の１／２となり、鏝先の酸化を防ぎます。
オフにすれば、元のデューティーに戻ります。
通電時間は３位置のスイッチで２０分、４０分、６０分に設定出来るようにしてあります。
センター（オフ）で２０分、下に倒して４０分、上に倒して６０分です。
ＣＰＵのクロックは内部ＣＲ発振ですので、正確ではありませんが、時間精度は問題になりません。
実測では６０分の設定で、誤差３秒でした。
通電はスタート釦を押すことにより、開始されます。
通電中に開始釦を押すと、経過時間がクリアされ、０から設定時間までの通電になります。（再トリガ：７４１２３と同じ）
通電中に時間設定スイッチを変更するとオフするようにしてあります。
再度、スタート釦を押せば良いだけの話です。
残り時間が３分以内になると、緑色のＬＥＤが点滅します。
作業が長引きそうな時はスタート釦を押せば時間が延長されます。
通電終了で５秒間ブザーが鳴ります。
作業を継続する場合、冷えてしまわないうちに再度、スタート釦を押します。
ブザーは圧電ブザーを使用したので、発信周波数を作らなければなりません。
ハードウエアのＰＷＭで４ＫＨｚのパルスを発生させています。
圧電ブザーは周波数により、音圧が変化します。
秋月で買った圧電ブザーは４ＫＨｚ付近で最も音が大きくなりました。
開発ソフトはＭｉｋｒｏＣの評価版を使用しました。
評価版ではＲＯＭが２Ｋワードまで使用出来ますが、今回のプログラムは１Ｋワード以内でした。
ファームウエアのダウンロード （ＺＩＰ圧縮されています。）
ダウンロードしたファイルにはプロジェクトファイルを含んでいませんので、新規にプロジェクトを作成し、ソースファイルと
ヘッダファイルをプロジェクトに追加してコンパイルしてください。
プロジェクトファイルはコンパイラのバージョンやパスが異なるとエラーになる場合があるので、省きました。
ソースファイルは複数に分割されていますが、そのうち、solder2.c にメインルーチンが収納されています。
尚、コンパイル済みのｈｅｘファイルも別途、収納されています。
ａｄｃｏｎｖ．ｃ
ＡＤ変換ルーチンです。
ＭｉｋｒｏＣの組み込み関数は使わず、レジスタ操作しています。
ｏｕｔｐｕｔ．ｃ
出力関連の関数、動作シーケンスが書かれています。
ｓｏｌｄｅｒ２．ｃ
メインルーチンとスイッチ入力関係の関数が書かれています。
スタート釦のみチャッタ取りをしています。
チャッタを取らなくても動作上は問題無いのですが、通電を開始させるスイッチですので、念のためチャッタ取りを
しています。
ＭｉｋｒｏＣではコンフィギュレーションをソースファイルに書けないので、先頭部分でコメントにしてあります。
コンフィギュレーションはプロジェクトに設定しなければなりません。
要点として、
・ ウオッチドッグはプログラムでオンしているので、コンフィギュレーションではオフにしておく。
・ クロック源はＩＮＴＲＣ＿ＩＯとする。
他はデホルトとで良いと思います。
ＣＣＰ１の出力端子はＲＢ０（デホルト）にしておいてください。
ｔｉｍｅｒ．ｃ
ソフトウエアタイマーのサービスルーチンとタイマー１割り込み関数が書かれています。
ｇｌｏｖａｌ．ｈ
今回、ソースファイルが分割されているので、複数のファイルで使う型、変数、関数はここで宣言しています。
実装は各ソースに分配していますが、ｇｌｏｂａｌ．ｃを作って、ここにまとめた方が良いかもしれません。
ｓｏｌｄｅｒ２．ｈｅｘ
コンパイル済みのオブジェクトファイルです。
このファイルはこのまま、単独で使用します。
書き込みは秋月のライターで行うか、ＭＰＬＡＢにダミーのプロジェクトを作ってｈｅｘファイルをインポートすれば、
純正のツールでＩＣＳＰ端子から書き込むことが出来ます。
 |
 |
|---|---|
| 装置外観 | 装置内部 |
まだ、長時間、使い込んだ訳では無いですが、機能的には意図したものが出来ました。
可変抵抗値の角度と出力の関係が感覚的に掴みやすく、使い勝手は良いと思います。
上の写真は動作時の電流波形です。
間欠制御の様子が分かります。
この波形は 電子回路やソフトウエア→測定器、ロガー→電流モニター で紹介したアダプターを
使用して計測しました。
簡単に作れるので用意しておくと便利です。
ダウンロードしたソースファイルを２０１１年３月現在の最新の環境（ＭｉｋｒｏＣ ＰＲＯ ｆｏｒ ＰＩＣＶｅｒ４．６０）
でビルドした場合、エラーが発生します。
原因は同一変数名の特定文字で大文字、小文字が混在してしまった事にあります。
ＭｉｋｒｏＣの旧バージョンでは大文字、小文字の区別が出来なかった為、そのまま通ってしまった訳です。
従って、新しい環境でも「大文字、小文字を区別する」のチェックを外せば通ります。
しかしながら、ソースを修正するのが本筋と思います。
場所は timer.c ６０行目 if(startf) m_tics ++; を if(startF) m_tics ++; に修正すれば通ります。
ＭｉｋｒｏＣでは細かい仕様が少しずつ変化していますので、今後のバージョンでは、さらに別のエラーが発生する可能性
がありますが、常にメンテナンスは出来ません事を了承願います。
尚、ＨＥＸファイルの方はチップが変わらない限り、今後も、そのまま使えます。
私が紹介している電子工作の記事の多くは実際に自分が使用している機器や実験データです。
故障した時、直ぐに回路図やファームウエアをダウンロードし修理出来るようにしています。
ダウンロードは記事の読者の為と言うより自分自身のメンテナンスの為だったりします。
以前、切り忘れた半田鏝がスタンドから抜け落ちて床を焦がしたことがありました。
それ以来、半田鏝には必ずタイマーを接続しています。
この半田鏝コントローラはタイマーと出力制御を兼ねたもので１０年以上前に製作しました。
現在でも半田付けには必ず使用するので使用頻度の高いツールです。
１０年以上トラブルなく使用してきましたが最近、誤動作するようになりました。
タイマーは終了時間の３分前に緑のＬＥＤが点滅を開始し、終了時間になると出力を切り、５秒間ブザーが鳴ります。
その時点で作業が終了していなければ再度スタート釦を押して作業を継続します。
最近、終了ブザーが鳴らなくなった為、出力オフに気が付かず、再度スタート釦を押した時には鏝が冷めていて時間をロス
してしまいます。
まず、１０年以上トラブル無く動作していたという現実があります。
私の作業で最も多いミスは半田付け不良です。
そんなに多い訳ではありませんが経年変化で半田付けが剥がれてしまった事がたまにあります。
そこで結線を念入りにチェックしましたが問題ありません。
使用部品が壊れたという経験は殆どありませんがブザーをチェックしました。
ブザーはピエゾ素子で４ＫＨｚ程度の交流を印加しないと音が出ません。
低周波発振器に接続すると音が出るので壊れていない様です。
予備のＣＰＵチップにファームウエアを書き込んで差し替えてみましたが状況は同じです。
ファームウエアは基本的には壊れないのであり得ないのですが、ついにファームウエアの修正を始めました。
ファームウエアは簡単な動作ですが動作中に出力設定ボリュームの分圧電圧を読み込み常に出力に反映させているので
多少面倒な作りになっています。
いろいろ変えてみましたが結果は同じです。
私は高齢者ですので根気が続かず何日も経過しました。
私の若い頃にはマイコンチップはありませんでしたがロジック素子の誤動作を数多く経験しています。
電源ラインが弱いとノイズが乗りやすく苦労した経験があります。
やっと電源回路に目が向きました。
この装置の電源はトランスを使わず２．２ｕＦ２５０Ｖのフィルムコンデンサー２個のキャパシタンスで電圧を下げて
います。
理由は小容量の適当なトランスが手に入らなかった為です。
電流容量は上の製作記事に書かれているように十分検討されている筈ですが、念の為に倍の４．７ｕＦ２５０Ｖに交換する
ことにしました。
まず２．２ｕＦ２５０Ｖを外して容量を測ったのですが恐ろしい事実がありました。
２個のうち１個は１．６ｕＦで、これくらいならまだ余裕の範囲です。
もう１個は何と０．５ｕＦになっていました。
これくらいになると、よく動作していたなというレベルです。
いっそのこと完全に壊れていれば原因は直ぐに判ったのですが。
このコンデンサーはどこから購入したか忘れましたが安かったので沢山、購入し、未使用品が多数残っています。
今になって眺めるとメーカー名が書かれておらず何となく怪しい雰囲気があります。
未使用品の容量を測るとキッチリ２．２ｕＦあります。
未使用品に付け替えれ、ばとりあえずは動作すると思いますが、しばらくすれば容量が抜けて同じ事を繰り返す可能性
大です。
シズキやルビコンといった国産メーカーの名前が入ったコンデンサーがあれば交換するのですが手元にありません。
そこで以前に買い溜めした１００円充電器のトランスを使って電源を作りました。
５Ｖ出力で５０ｍＡの電流が流せる事が実験済みです。
結局、回路基板の電源部のみ手直ししファームウエアは最初のものに戻しました。
回路図をクリックすると拡大表示されます。
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