1. Анализ технологии для решения поставленной задачи.

2. Выбор и обоснование принципиальных, структурных схем устройства термостабилизатора паяльника на микроконтроллере.

3. Расчёт параметров устройства.

4. Моделирование принципиальной схемы с помощью Multisim 12.

5. Алгоритм ремонта, диагностики и технического обслуживания.

6. Расчёт и проектирование печатной платы.

Решение задач исследования осуществлялось с применением следующих подходов: теоретический анализ, сравнительный анализ, моделирование и эксперимент.

Информационной базой для написания дипломного проекта стали эмпирические данные зарубежных и отечественных исследователей по рассматриваемой проблеме, периодические издания и нормативно-техническая литература.

Замысел исследования, его цель и задачи определили структуру и содержание дипломного проекта, который состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и приложений в виде функциональной схемы, принципиальной схемы, сборочного чертежа печатной платы, спецификации и маршрутной карты.

Глава1. Обзор направлений и методов проектирования

1.1 Анализ технического задания

Анализом проектирования в данном дипломном проекте является устройство термостабилизатора паяльника на микроконтроллере.

Устройство термостабилизатора паяльника на микроконтроллере предназначено для работы с паяльником, нагревательный элемент и встроенный терморезистор которого представляют собой единый керамический стержень.

В паяльнике нагревательный элемент имеет четыре вывода: два - от собственно нагревателя, который при температуре 21 С имеет сопротивление около 4 Ом, ещё два - от терморезистора сопротивлением около 50 Ом при той же температуре. Основной недостаток обусловлен тем, что терморезистор, расположенный в непосредственной близости от нагревателя, но далеко от жала паяльника, с некоторой задержкой реагирует на изменение температуры конца жала.

Технические параметры данного устройства:

температура стабилизации - 150…350° С;

шаг установки температуры стабилизации - 10° С;

точность поддержания температуры - 3° С;

мощность паяльника - 40 Вт;

время разогрева паяльника от 21° С до 260° С - 80 сек.

Кроме этого в данном устройстве предусмотрены следующие характеристики:

1. Данное устройство позволяет термостабилизировать паяльник без его переделки.

2. Датчиком температуры служит нагревательный элемент паяльника.

3. Регулирование температуры нагревателя происходит в результате изменения числа подаваемых на него полупериодов сетевого напряжения.

Конструктивно-технологические требования заключаются в следующем:

материалы и комплектующие изделия должны применяться по действующим стандартам и техническим условиям на них;

конструкция изделия должна обеспечивать сборку при изготовлении без создания и применения специального оборудования. Допускается применение специальных приспособлений;

показатели технологичности конструкции изделия должны соответствовать ГОСТ 14.201 - 73.

Масса модуля - не более 3 кг.

Габариты устройства - не заданы.

Требование к надёжности заключается в том, что наработка на отказ устройства должна быть 2500 часов в нормальных условиях эксплуатации.

Маркировка разрабатываемого устройства должна соответствовать требованиям ГОСТ 21552 - 84.

Тип производства: мелкосерийное.

1.2 Анализ известных разработок по теме дипломного проекта

Анализом проектирования в данном дипломном проекте является устройство термостабилизатора паяльника на микроконтроллере.

Принципиальная схема данного устройства показана на рис 1.1.

термостабилизатор паяльник микроконтроллер

Рис. 1.1 Принципиальная схема.

Главной основой данного устройства является микроконтроллер ATmega8L-8PU, который предназначен для управления работой всей схемы. Кроме микроконтроллера в данной схеме имеются также следующие элементы: Индикатор HG1, предназначенный для вывода информации; Делитель напряжения на резисторах R1-R9, предназначенный для деления напряжения; Стабилизатор напряжения на микросхеме DA1, предназначенный для поддержания выходного напряжения в узких пределах; Усилитель на транзисторе VT1; Паяльник, состоящий из нагревательного элемента EK1и терморезистора RK1; Кнопки SB1 и SB2; Источник питания на разъёмах XT1, XT2; Программатор на XT5-XT8.

Устройство термостабилизатора паяльника на микроконтроллере предназначено для работы с паяльником, нагревательный элемент и встроенный терморезистор которого представляют собой единый керамический стержень.

Кроме моего устройства я добавил два аналогичных устройства:

Первый аналог - Паяльная станция на микроконтроллере.

Принципиальная схема данного устройства показана на рис 1.2.

Рис. 1.2 Принципиальная схема устройства.

Главной основой данного устройства является микроконтроллер ATmega8, который в данной схеме работает как термостат, т.е. получает данные от термопреобразователя и управляет транзистором, который в свою очередь, включает нагреватель. Кроме микроконтроллера в схеме имеются также следующие элементы: Индикатор HG1, Кнопки S1-S7, Сетевой трансформатор T1, Выпрямитель VD1-VD4, Светодиод LED1, Фильтрующие конденсаторы С1, С2.

Микроконтроллер работает как термостат: получает данные от термопреобразователя и управляет транзистором, который в свою очередь, включает нагреватель. Заданная и текущая температура паяльника отображаются на семисегментном индикаторе.

Технические характеристики данного устройства заключаются в следующем:

входное напряжение - 220 В;

в станции использован сетевой трансформатор на 18В, 40Вт;

ток выпрямителя - 2 А, обратное напряжение выпрямителя - 30 В;

сопротивление терморезистора - 50 Ом;

сопротивление нагревательного элемента - 3 Ом.

Второй аналог - Простой термостабилизатор на микроконтроллере.

Принципиальная схема данного устройства показана на рис.1.3.

Рис. 1.3 Принципиальная схема устройства.

Главной основой данного устройства является микроконтроллер AT89C2051 фирмы Atmel.

Рис. 1.4 Микроконтроллер AT89C2051.

Характеристики данного микроконтроллера:

разрядность - 8;

тактовая частота - 24 МГц;

объём ROM-памяти - 2 Кб;

объём RAM-памяти - 128 Кб;

напряжение питания - 2,7…6 В;

температурный диапазон - от - 40 до 85° С;

тип корпуса - DIP-20.

Кроме микроконтроллера в данной схеме имеются также следующие элементы: Усилители VT1, VT2; Кварцевый резонатор BZ1, Фильтрующий конденсатор С2, Переменный резистор R2, Компаратор Р1, Светодиоды VD1, VD2.

В зависимости от состояния транзистора VT2, через VT1 может протекать ток 100 мкА (когда VT2 закрыт) или 100 мА (когда VT2 открыт). на один из входов компаратора будет подан сигнал с эмиттера VT1, а на второй - опорное напряжение, соответствующее заданной температуре. для определенности сигналы будут сфазированы таким образом, чтобы при температуре перехода ниже заданной на выходе компаратора устанавливался бы нулевой уровень, а если выше - единичный. Микроконтроллер опрашивает состояние выхода компаратора с периодичностью 100 мс. Входами этого компаратора "по совместительству" являются две линии порта Р1 (Р1.0 и Р1.1), а выход соединен со входной линией порта Р3.6 Движок переменного резистора R2, включенного параллельно прецизионному источнику опорного напряжения 1.22 В, соединен с неинвертирующим входом компаратора (Р1.0), а эмиттер транзистора VT1 - с инвертирующим входом. Выход компаратора соединен с Р3.6 внутри микроконтроллера. База транзистора VT2, управляющего током через VT1, соединен через резистор R6 с выводом Р1.2 микроконтроллера.