Akumulatorowa Stacja lutownicza

[aditech.pl]

Chciałbym przedstawić jeden z moich najnowszych projektów warsztatowych – przenośną stację lutowniczą zasilaną akumulatorowo.

Podczas pracy w terenie (np. przy samochodzie, rowerze, czy na zewnątrz) konieczność korzystania z przewodowej stacji lutowniczej bywa problematyczna. W związku z tym postanowiłem zaprojektować kompaktowe, autonomiczne rozwiązanie oparte na akumulatorze Li-Ion, inspirowane sugestią mojego dziadka.

Kluczowe cechy projektu:
Zasilanie: Akumulator 6S3P na ogniwach Samsung 35E,
Czas pracy: >20h ciągłej pracy (przy kilku godzinach dziennego użytkowania – 3-5 dni na jednym ładowaniu),
System zarządzania energią:
Autorski sterownik główny,
Moduł BMS z funkcją balansowania,
Układ ładowania z wskaźnikiem procesu ładowania,
Kompatybilność: Groty lutownicze w standardzie T12,
Konstrukcja:
Obecnie wydrukowana w technologii 3D dla obniżenia kosztów prototypowania,
Wersja finalna: aluminium 3 mm, malowane proszkowo,
Status projektu:
Obecnie stworzyłem 5 prototypów, które trafiły do zaprzyjaźnionych warsztatów. Opinie użytkowników są pozytywne, jednak wykryto kilka kwestii wymagających dopracowania, m.in.:

Brak odpowiedniego adaptera do mocowania kolby,
Luzowanie się mocowania grota – wymaga nowej konstrukcji.
Szacowany koszt końcowego urządzenia, bez kompromisów jakościowych, wynosi 500-600 zł.

Jestem otwarty na sugestie i opinie – jak oceniacie ten projekt?

[heinrich12]

Ciekawe, dobrze wygląda. Pozdrawiam.

[aditech.pl]

Ciekawe, dobrze wygląda. Pozdrawiam.

Filmik do youtube że wszystko działa
Sory za jakość ale nie stać mnie na dobrą kamerę wszytko idzie na prototypy

[equid]

Całkiem spoko wyszło
jesli miałbym cos doradzic to zrobiłm bym ją przystosowaną pod akumulatory do elektronarzedzi (np tani i popularny parkside) a nie robic swój specjalny aku. Do tego dodac jakis wtyk zeby mozna było podłaczyc zasilacz i miec mozliwosc pracy w terenie i przy stole zasilajac z 220. A tez jako ze sam robiłes sterownik to dodac jeszce wtedy zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem bo aku z elektronarzedzi nie odcinaja napiecia jak normalne bmsy, możńa by sie wtedy pokusis o wydrkuowanie jednego panelu z mocowaniem aku do kilku popularnych producentów elektronarzedzi

[ap0f1s]

Uzywam od lat quicko T12 942. Zkręciłem dwie obudowy co są dostępne do tej stacji, dodałem aku 25.2v i tak działa kilka lat

"

[marianm68]

Zdradzisz na jakim mikrokontrolerze to zbudowałeś?
Sam pisałeś oprogramowanie?
Ciekawy projekt, ale...
Ja bym ten projekt nazwał: "Stacja lutownicza T12 z wbudowanym UPS-em"

Jakie wymiary ma ta obudowa? Na moje oko (i gust) jak na "mobilną" stację jest duża - za duża. Rozumiem że wielkość jest związana z umieszczeniem pakietu wewnątrz obudowy ale w mojej skromnej opinii praktyczniej byłoby używać bateri od elektronarzędzi - kwestia zrobienia (wydrukowania) odpowiedniego adaptera i można używać praktycznie dowolnego dostępnego systemu baterii. Na baterii 4Ah lutownica T12 powinna popracować ładnych kilka godzin, podczas rozgrzewania-włączenia grot bierze do 3A prądu ale po osiągnięciu zadanej temperutury prąd jest ograniczany i zależy od "intensywności" lutowania czyli co lutujemy i ile potrzeba energii. I jest opcja na wymianę baterii gdy jedna się wyczerpie.

Może wyjdę na zrzędę ale mam wrażenie że to trochę przerost formy nad treścią.
Zwłaszcza wsadzenie w obudowę na stałe jak piszesz: "Układ ładowania z wskaźnikiem procesu ładowania". Domyślam się że to jest ta "elektronika" chłodzona wentylatorem w górnej części obudowy. Niepotrzebnie powiększa gabaryt urządzenia i ciężar a to mi się kłóci z koncepcją "przenośnej stacji lutowniczej". Podobnie myślę o włożeniu w obudowę tak dużego pakietu. Myśle że spokojnie mógłby to być pakiet 6S2P czy nawet 6S1P który starczyłby pewnie na kilka godzin pracy (1 dzień).

Jest całe mnóstwo w pełni funkcjonalnych projektów DIY opartych zazwyczaj na atmegach 328 które mogą pracować na bateriach 5s - 6s
Jeden z wielu przykładów:

https://www.youtube.com/watch?v=t91ZJX0t7YM
A nawet takie wynalazki:[/attachment]
https://www.youtube.com/watch?v=j-UKvBpGUdw
Pozostaje jeszcze kwestia obudowy i adaptera do baterii. Można zaprojektować albo poszukać w sieci gotowych projektów

Są też "analogowe" sterowniki grotów T12

https://www.youtube.com/watch?v=UL6iDRJcY4I
Koszt złożenia takiej płytki to kila- kilkanaście złotych. Działa to na baterii do Parksid-a bardzo fajnie. Wiem bo złożyłem i przetestowałem z ciekawości.

Przy zastosowaniu elementów smd PCB zmięściłoby się w pudełku po zapałkach (i byłby jeszcze luz)
Minusem jest brak wodotrysków jak usypianie przy bezczynności czy brak wyświetlacza ale wystarzy ustawiać temperaturę potencjometrem na "oko" albo odpowiednio wyskalować potencjometr.

Pomijam mnogość dostępnych na rynku zestawów gotowych do pracy na bateriach od elektronarzędzi, wystarczy poszukać na polskich lub chińskich portalach na "A".

Mam wrażenie że nisza "przenośnych stacji lutowniczych" jest już nieźle zapełniona prostszymi, bardziej kompaktowymi i tańszymi produktami.

[W.P.]

Wiem bo złożyłem i przetestowałem z ciekawości.

Odnoszę wrażenie, że jest błąd na schemacie polegający na odwrotnym wrysowaniu pierwszego wzmacniacza operacyjnego.
Czy na płytce rzeczywiście dioda VD1 połączona jest z wejściem (+) ?
Vd1 jest tu czujnikiem temperatury połączonym termicznie z grzałką, by układ mógł działać w pętli.

[marianm68]

Czy na płytce rzeczywiście dioda VD1 połączona jest z wejściem (+) ?
Vd1 jest tu czujnikiem temperatury połączonym termicznie z grzałką, by układ mógł działać w pętli.

VD1 nie służy tu za czujnik temperatury. Czujnik temperatury jest wbudowany w grot T12 i jest to termopara typu K. W grotach T12 termopara K jes szerogowo połączona z grzałką (znajduje się wewnątrz grota), a odczyt temperatury wykonywany jest w przerwach pomiędzy cyklami grzania.
VD1 (na schemacie poniżej D1) połączona przez rezystor R12 z (plusem) zasileniem grota i ma za zadanie ograniczyć (do 0,6-0,7V) napięcie trafiające na wejscie nieodwracające wzmacniacza gdy mosfet podaje stosunkowo wysokie napięcie (18-24V) podczas cyklu grzania grotu.
To obraz tego schematu przerysowany w KiCAD i na jego podstawie wykonałem PCB (powinno być OK).

Na pierwszy rzut oka ten schemat wygląda dziwnie ale działa. Jest to najprawdopodobniej "chińska myśl techniczna" (ślady prowadzą do chin).
Generalnie polega to na tym że na grzałkę podawane jest napięcie przez mosfeta przez czas zależny od pojemności C2 i rezystorów wokół niego. Po tym czasie (ułamek sekundy) tranzystor jest "wyłączany" i pierwszy wzmacniacz porównuje napięcie z termopary z nastawą z potencjometru i w zależności od sytuacji następuje kolejny cykl grzania i to się powtarza aż do osiągnięcia temperatury, a gdy temperatura odczytana z grotu jest wyższa wzmacniacze "czekają" z włączeniem tranzystora.
W praktyce temperatura na grocie może oscylować nieznacznie, ale nie wpływa to na komfort lutowania, układ bardzo szybko reaguje na rozpoczęcie lutowania (mam na myśli przyłożenie do np. pola lutowniczego) i spadek temperatury ale to zawdzięczamy budowie grotów T12.

PS
W 2022r. na "Ali" były dostępne takie mikro moduły (oparte na tym schemacie albo odwrotnie):

Dziś znalazłem (wygląda podobnie): https://pl.aliexpress.com/item/10050052 ... pt=glo2pol

[W.P.]

No to tłumaczy wszystko.
Nie zauważyłem na miniaturce schematu termopary i założyłem, że czujnikiem jest złącze diody. Dioda zastosowana jako czujnik byłaby czujnikiem parametrycznym, gdzie napięcie złącza zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury (nawet dość liniowo). Dlatego nie "działał" mi układ
Termopara jest czujnikiem generacyjnym wytwarzającym napięcie proporcjonalne do temperatury. No i tak włączona działa w przeciwną stronę w stosunku do moich przypuszczeń z diodą.

[marianm68]

Szacowany koszt końcowego urządzenia, bez kompromisów jakościowych, wynosi 500-600 zł.

Jestem otwarty na sugestie i opinie – jak oceniacie ten projekt?

No to taka sugestia: a może zamiast pakietu 6S włożyć tam pakiet 10S?
Dlaczego?
Dlatego: "bez kompromisów jakościowych"! Już wyjaśniam.
Pakiet 6S - zakres napięć pracy to 25V (w pełni naładowany) do powiedzmy 16V (rozładowany).
Nominalne napięcie pracy grotów T12 to 24V przy którym deklarowana moc to 75W (75W/24V=3,125A). Z prawa Ohma wynika że rezystancja grzałki w grotach T12 to okolice 7,78 ohm.
Przy takiej rezystancji grzałki dla napięć uzyskamy moc:
25V - 81,38W - 108,5%P (w pełni naładowany pakiet 6S),
24V - 75,00W - 100%P (nominalne napięcie pracy T12),
21V - 57,42W - 76,6%P (w pełni naładowany pakiet 5S - dla porównania - około 50% pakietu 6S),
19V - 47,00W - 62,7%P
16V - 33,33W - 44,5%P (pakiet 6S bliski rozładowania).
Wniosek: poniżej 19-20V zaczyna się robić "naprawdę słabo"
Chyba nie jest zaskoczeniem dla nikogo że wraz ze spadkiem napięcia zasilania będzie spadać moc grzałki co wiążać się będzie ze spadkiem "efektywności" lutowania i przy niższych napięciach lutownica zacznie się "kleić" do jakichś bardziej wymagających elementów (lepiej odprowadzających ciepło).
Gdyby użyć pakietu np. 10S w połączeniu z przetwornicą zapewniającą 24V (4A) zasilania (dla grotów T12 zalecaną) to takie zestawienie zapewni optymalną moc grota w całym zakresie napięć pakietu.
To by fajne było! To uzasadniałoby umieszczenie takiego pakietu (na stałe) w obudowie! -w mojej skromnej opinii

[W.P.]

Uważam, że to dobry kierunek. Wtedy nie byłoby zmian komfortu lutowania w całym dopuszczalnym zakresie pracy pakietu.
Owszem, niewielka utrata mocy z powodu sprawności przetwornicy, ale to do pominięcia.

[aditech.pl]

Szacowany koszt końcowego urządzenia, bez kompromisów jakościowych, wynosi 500-600 zł.

Jestem otwarty na sugestie i opinie – jak oceniacie ten projekt?

No to taka sugestia: a może zamiast pakietu 6S włożyć tam pakiet 10S?
Dlaczego?
Dlatego: "bez kompromisów jakościowych"! Już wyjaśniam.
Pakiet 6S - zakres napięć pracy to 25V (w pełni naładowany) do powiedzmy 16V (rozładowany).
Nominalne napięcie pracy grotów T12 to 24V przy którym deklarowana moc to 75W (75W/24V=3,125A). Z prawa Ohma wynika że rezystancja grzałki w grotach T12 to okolice 7,78 ohm.
Przy takiej rezystancji grzałki dla napięć uzyskamy moc:
25V - 81,38W - 108,5%P (w pełni naładowany pakiet 6S),
24V - 75,00W - 100%P (nominalne napięcie pracy T12),
21V - 57,42W - 76,6%P (w pełni naładowany pakiet 5S - dla porównania - około 50% pakietu 6S),
19V - 47,00W - 62,7%P
16V - 33,33W - 44,5%P (pakiet 6S bliski rozładowania).
Wniosek: poniżej 19-20V zaczyna się robić "naprawdę słabo"
Chyba nie jest zaskoczeniem dla nikogo że wraz ze spadkiem napięcia zasilania będzie spadać moc grzałki co wiążać się będzie ze spadkiem "efektywności" lutowania i przy niższych napięciach lutownica zacznie się "kleić" do jakichś bardziej wymagających elementów (lepiej odprowadzających ciepło).
Gdyby użyć pakietu np. 10S w połączeniu z przetwornicą zapewniającą 24V (4A) zasilania (dla grotów T12 zalecaną) to takie zestawienie zapewni optymalną moc grota w całym zakresie napięć pakietu.
To by fajne było! To uzasadniałoby umieszczenie takiego pakietu (na stałe) w obudowie! -w mojej skromnej opinii

Tym mniej "S" a wieciej p tym mniej nie zawodne to samo tyczy się przetwornic tym mniej tym lepiej ,można by dywagować na projektem dzień i noc ale projekt jest już praktycznie skończony i nie zamierzam się skupiać już na szczegółach spowalniając ogół prac ,jedyne co jeszcze będzie poprawiane to mocowanie samego grota i mocowanie kolby reszta projektu jest już testowana na paru sztukach przez znajomych i jak na razie wszystko działa dość stabilnie i niezawodnie ,jest to 3 generacja tych lutownic od takich drewnianych skrzynek po drukowane po teraz aż wycinane laserowo,składam teraz jeszcze jeden model to może nagram dłuższy filmik i wytłumaczę jak całość działa oraz co było brane pod uwagę ,z tymi wkrętarkami to nie jestem przekonany były testowane pakietu 6s1p 6s2p 6s3p i właśnie te przyjęły się najlepiej przy pracach dziennych 2-3h starcza na tydzień pracy jak robimy 8h dziennie 3dni starcza jak ktoś robi sporadycznie to nawet co 2-3mies wystarczy naładować

[aditech.pl]

Kolejna sprawa chce to w końcu skończyć i powiedzmy kilka sztuk zrobić może ktoś kupi i zajc się zmiana sterownika i lekko softu pod jbc groty z wykorzystaniem tej samej obudowy Aku itp