Projet – Pompe à dessouder : Fin

Bonjour,

Il y a plusieurs années, j’avais débuté un projet de pompe à dessouder en utilisant un fer à dessouder Weller DSX80.

Ce projet est enfin terminé et fonctionnel, je vous le détaille dans cet article.

1] Présentation de la pompe

La pompe à dessouder est principalement constituée d’une carte alimentation/gestion pompe, d’une carte microcontrôleur/affichage, d’une petite carte avec un capteur de dépression, d’une pompe et d’un transformateur.

Le boitier utilisé est de marque TEKO référence AUS-22. J’ai fabriqué la façade avec une imprimante 3D (le fichier est disponible en fin d’article).

Le transformateur utilisé est constitué d’un primaire 230VAC et de deux secondaires 25VAC/4,5A. Le transformateur coûte une quarantaine d’euros, il est possible d’utiliser un 24VAC mais à priori c’est plus cher.

La pompe pour l’aspiration de l’étain est une pompe de marque KNF 12V 1 bar. Il est possible d’en trouver sur ebay pour une quarantaine d’euros.

2] Présentation du fer DSX80

Pour débuter le projet, j’avais choisi d’utiliser un fer DSX80 car je connaissais bien ce model.

C’est un fer à dessouder de la marque Weller, il est possible d’en trouver pour une centaine d’euros sur ebay aux enchères.

Lors de mes recherches, j’ai pu trouver les informations nécessaires pour réaliser ce projet. J’ai notamment trouvé ce schéma interne du fer.

Il est constitué d’un bouton poussoir (pour déclencher l’aspiration), d’une sonde de température et d’une résistance chauffante.

Lorsque l’étain est aspiré, il est stocké dans un tube en verre qu’il faut vider régulièrement.

Pour plus de facilité de câblage, j’ai changé le connecteur du fer.

Il est important d’être minutieux sur le nettoyage du fer car les pièces de rechange sont assez chères. Là aussi il est possible de trouver de bonnes affaires sur ebay.

3] Carte microcontrôleur

La carte microcontrôleur est constituée principalement d’un triple afficheur 7 segments bleus, de trois boutons poussoirs, de deux LED et d’un microcontrôleur PIC18F4520.

L’afficheur permet de visualiser la température du fer, la température de consigne et la valeur de dépression du système pneumatique. Je l’ai récupéré sur un bloc afficheur qui permet de faire des mesures de tension/courant (utilisé pour les alimentation de labo).

Les trois boutons poussoirs permettent de changer de menu et de régler la consigne de température.

Les LED permettent de visualiser quand le fer chauffe (rouge) et quand la pompe fonctionne (vert).

Les afficheurs sont multiplexés grâce aux trois transistors. Un ULN2803 a été utilisé pour la commande des segments.

Deux sorties du microcontrôleur permettent de commander la pompe d’aspiration et la chauffe du fer.

Deux entrées analogiques permettent la mesure de la température du fer et la dépression.

Une entrée numérique permet de détecter l’appui sur le fer.

J’ai décidé d’ajouter un capteur de dépression (MPXV4115V) après avoir fabriqué la carte, le schéma et routage ont été corrigés sur les fichiers en fin d’articles pour intégrer les modifications.

Le programme a été développé sur MPLAB-X avec le compilateur C18, il est également disponible en fin d’article.

4] Carte alimentation/gestion

La carte est constituée de deux alimentations (12 et 5V), d’un relais de commande de la pompe, d’un relais de commande de chauffe du fer, d’une détection d’appui du bouton poussoir du fer et d’une chaine de mesure de la température du fer.

Sur la carte de mon projet, le relais de chauffe du fer est collé sur la carte. Sur les fichiers en fin d’article la modification a été apportée sur le routage.

4-1] Les alimentations

Les alimentations 12V et 5V sont réalisées par des régulateurs à découpage. Le régulateur 12V est alimenté par un des deux secondaires du transformateur.

La tension aux bornes de C1 est donc de 36V, la différence de tension entre l’entrée et la sortie étant importante, j’ai utilisé un régulateur à découpage pour moins d’échauffement de celui-ci.

Le 12V est utilisé pour l’alimentation de la pompe et des deux relais.

Le 5V est utilisé pour alimenter pour la carte microcontrôleur, le capteur de dépression et la chaine de mesure.

4-2] Détection bouton poussoir

Le bouton poussoir du fer étant relié directement sur la résistance chauffante (voir schéma sur fer), il n’est pas possible de le relier directement sur une entrée du microcontrôleur.

J’ai donc choisi d’utiliser un redressement de tension AC classique avec un pont de diode et un condensateur de filtrage et d’ajouter un montage optocoupleur.

Lorsqu’une tension est présente sur le pont de diode, le transistor de l’optocoupleur est saturé et l’entrée du microcontrôleur est à 0V. Dans le cas contraire l’entrée est à 5V via la résistance de pull-up.

Le condensateur de filtrage a également l’avantage de créer un temps d’aspiration minimal de 1 seconde (le temps qu’il se décharge).

4-3] Chaine de mesure sonde de température

La chaine de mesure de la sonde de température est constituée d’un montage AOP soustracteur et d’une référence de tension. La température de fonctionnement du fer est de 25°C à 450°C.

Pour régler la référence de tension il faut obtenir 0V en sortie du soustracteur (ADC_SONDE) lorsqu’une résistance de sonde est de 23 ohm, soit une température de 25°C. Cette tension est d’environ 0,47V.

J’ai réalisé ce réglage avec une boîte à décades résistive reliée à la place de la sonde.

Le montage soustracteur amplifie la différence de tension entre DSX_SONDE et SONDE_REF par 8,393. Cela permet d’obtenir une tension de 4,524V lorsque la température du fer est de 450°C.

L’amplificateur opérationnel utilisé est un LM6142 qui a l’avantage d’être rail-to-rail input/output donc pas de tension négative nécessaire pour l’alimenter.

4-4] Commande pompe et chauffe du fer

Lorsque le relais est actionné, la résistance chauffante est alimentée par le deuxième secondaire du transformateur.

Le fer étant de 80W, le courant nécessaire est de 3,2A. Sur cette pompe le transformateur utilisé a des secondaires de 4.5A il est donc possible de mettre un transformateur plus petit.

Il est possible d’utiliser un montage opto-triac/triac pour commander la chauffe du fer mais le triac chaufferait beaucoup. C’est pour cette raison que j’ai décidé d’utiliser un relais même si ce n’est pas le plus optimal.

Si avec l’utilisation le relais tombe en panne (contacts qui se collent à cause du courant par ex), j’opterais probablement pour cette solution.

Lorsque que le relais est actionné, la pompe d’aspiration de l’étain est alimentée.

Il aurait été possible de relier ce relais au montage de détection bouton poussoir, mais à l’origine, j’avais prévu un menu pour choisir un temps minimal d’aspiration. Je n’ai pas trouvé que cette option soit finalement nécessaire.

5] Montage

Voici quelques photos du montage ainsi qu’un schéma de câblage.

6] Fichiers

Voici les fichiers nécessaires à la fabrication ou modification de ce projet :

7] Divers

Vous pouvez désormais voir l’avancement de mes projets en me suivant sur le réseau social TikTok (thienou43).

Horloge VFD

Bonjour

Je vous présente mon projet « Horloge VFD » finalisé.

A travers cet article, je vais expliquer le fonctionnement électronique de l’horloge et des tubes VFD que j’ai utilisés sur celle-ci.

Bonne lecture et à bientôt pour voir la suite de mes projets en cours 🙂


Pour commencer, voici quelques photos de l’ensemble :

1] Tubes VFD IV-12 (ИВ-12) :

Les tubes VFD (vacuum fluorescent display) que j’ai sélectionnés pour cette horloge, sont des afficheurs qui étaient utilisés dans les années 80.

Ils ont la particularité d’être très résistants au froid. Ils étaient notamment utilisés en URSS.

Cela permet de leurs donner une seconde vie et je trouve qu’ils sont beaux.

Vous pouvez les trouver à l’achat sur ebay. Les vendeurs se trouvent souvent en Russie ou en Ukraine.

Ces afficheurs sont composés d’une cathode chauffée (filament), d’anodes et d’une grille. Le tout est scellé dans une enveloppe de verre où règne un vide poussé.

Leurs fonctionnement sont assez similaire à une triode (avec chauffage direct). La cathode chauffée permet la libération de ses électrons de son support.

La grille permet de favoriser ou restreindre le passage des électrons, cela permet notamment de pouvoir faire du multiplexage.

Lorsque la grille est une anode sont au potentiel positif, les électrons frappent la partie fluorescente du segment commandé.

Sur une triode, une faible variation de tension de la grille permet une plus grosse variation du courant récolté par l’anode.

C’est le premier dispositif d’amplification d’un signal électronique qui a été inventé (par Lee De Forest en 1906).

La cathode doit être alimentée par une tension de 1.5V ±0.15V et consomme un courant de 100mA ±10mA.

La cathode se trouve à l’avant de l’afficheur, elle s’éclaire très faiblement et ne perturbe donc pas la lecture.

Une connexion est faite en bas de l’afficheur et une autre est en haut et passe par l’arrière de celui-ci.

Cathode (filament) alimentée

Connexion des anodes et passage de la connexion de la cathode jusqu’en haut de l’afficheur

La grille se trouve entre la cathode et les anodes.

Les anodes et la grille doivent être alimentées par une tension de 25 à 30V.

La grille consomme un courant de 12 à 17mA et les anodes (segments) un courant inférieur à 1mA.

Des documentations sont disponibles en fin d’article (en russe), j’ai réalisé la traduction des caractéristiques :

Toutes les documentations sont disponibles en fin d’article.

Sur les photos suivantes, nous pouvons observer la grille et le filament :

2] La carte électronique :

Comme indiqué dans l’article précédent, j’ai testé les services du site PCBWay pour la fabrication du PCB.

Je n’ai pas eu de problème sauf pour les perçages du connecteur d’alimentation mais je me suis rendu compte que le GERBER n’était pas très clair à ce propos.

J’ai donc fait les perçages avec ma mini perceuse (dremel), comme c’est du double face pas de problème pour procéder ainsi.

Les fichiers GERBER sont disponibles en fin d’article.

Photos de la carte avant et après soudage des composants

J’ai réalisé des horloges il y a quelques années avec un PCB fabriqué par moi même.

Je fournis les fichiers en fin d’article pour que vous puissiez la fabriquer plus simplement.

2-1] Description :

Cette horloge intègre :

  • un microcontrôleur PIC18
  • quatre tubes VFD
  • un driver VFD
  • cinq LEDs
  • un driver LED PWM
  • trois alimentations
  • un RTC
  • une pile de sauvegarde
  • un capteur de lumière
  • un capteur de température
  • deux amplificateurs opérationnels
  • quatre boutons poussoirs

2-2] Les alimentations :

Pour cette application, il faut intégrer :

  • une alimentation 5V pour le microcontrôleur, le RTC et les amplificateurs opérationnels.
  • une alimentation 1.5V 500mA pour les cathodes des tubes VFD
  • une alimentation 30V 150mA pour les anodes et la grille des tubes VFD

L’alimentation 5V est faite par un régulateur linéaire en boitier SOT89.

Il n’est pas facile de créer une alimentation 1.5V avec un courant de sortie de 500mA. Cette consommation de courant est due à l’alimentation des 4 cathodes (4 x 110mA max).

J’ai choisi d’utiliser le circuit MC34063 qui convient très bien pour le faire. Il est configuré en montage « step-down ».

Pour l’alimentation 30V, j’ai choisi d’utiliser le même circuit. Il peut être également configuré en montage « step-up ».

2-3] Les « driver » VFD et PWM :

Pour la gestion des tubes VFD, j’ai utilisé un circuit spécialisé : Le MAX6934.

Il permet de commander jusqu’à 32 grilles/anodes via une interface série.

Il permet d’utiliser une tension allant de 8 à 76V. Il est possible d’en mettre plusieurs en série.

Pour cette application, toutes les sorties sont utilisées (4 x 7 anodes + 4 x 1 grille).

Il existe des circuits avec moins de sorties dans la même famille de composants chez Maxim integrated.

Les tubes sont montés sur des petits supports qui conviennent parfaitement pour leur maintien mécanique et pour compenser la hauteur des LEDs.

Ce sont des picots que j’ai récupérés il y a plusieurs années et je n’arrive pas à retrouver les mêmes. Si vous avez une source merci de m’en informer 🙂

Pour la gestion des LEDs RGB, j’ai choisi d’utiliser un circuit PCA9685 du fabricant NXP.

J’ai déjà utilisé ce circuit dans plusieurs projets : L’horloge RGB et le sapin de Noël.

Il permet de contrôler 16 LEDs en PWM 12 bits via un bus I2C. Dans cette application 15 sorties sont utilisées (5 LEDs x 3 couleurs).

Les LEDs sont couplées à un transistor MOSFET.

Cela permet d’alimenter les LEDs en 12V et de ne pas augmenter la consommation en courant en sortie du régulateur 5V.

Attention ! Les LEDs sont en anodes communes.

La LED des secondes a été montée sur deux supports LED. Ce sont les mêmes que j’avais utilisés sur l’horloge RGB. Ils avaient été achetés sur ebay.

2-4] Les capteurs et leur amplification :

L’horloge intègre deux capteurs : un capteur de lumière et un capteur de température.

Le capteur de lumière permet de détecter une baisse de lumière et de pouvoir éteindre les LEDs la nuit (pour éviter une pollution lumineuse).

Une option de réglage permet la gestion de l’éclairage des LEDs. Trois modes sont disponibles (voir la vidéo).

Le capteur de lumière utilisé est une photorésistance. Il est monté sur un pont diviseur de tension puis amplifié via un circuit AOP non-inverseur.

Le montage non-inverseur à un gain de 2.

La sortie du montage est reliée à une entrée ADC du microcontrôleur.

Je vais ajouter un réglage sur l’horloge afin de pouvoir ajuster le niveau de détection car cela dépend de l’emplacement de celle-ci.

Le capteur de température utilisé est un LM35.

Il a été placé à l’opposé des alimentations pour éviter de perturber la mesure au cas ou les alimentations chauffent (et c’est le cas).

Le montage non-inverseur a un gain de 4,9.

La sortie du montage est reliée à une entrée ADC du microcontrôleur.

La tension de sortie du capteur est proportionnelle à la température (10mV par °C).

Ce montage peut être donc utilisé pour une plage de température allant de 0° à 100°C.

Les capteurs ont été montés avec un support LED pour leur maintien mécanique. J’ai utilisé les mêmes que sur la LED des secondes.

2-5] Le circuit RTC :

Le circuit RTC (real-time clock) permet la gestion de l’horloge en temps réel. C’est lui qui stocke les heures, les minutes, les secondes…

Le circuit choisi est un PCF8563 du fabricant NXP.

Une pile 3V et une double diode permettent de garder le circuit RTC alimenté lors des coupures de courant.

Quand la tension 5V est présente la diode D3 est passante et la diode D4 est bloquée (tension cathode supérieure à anode). La pile n’est pas utilisée.

Quand la tension 5V n’est pas présente la diode D3 est bloquée et la diode D4 devient passante. La pile n’est pas utilisée pour alimenter le RTC.

Cela permet de sauvegarder l’heure et de ne pas régler l’horloge à chaque coupure d’alimentation.

La pile est de référence CR2032 et est placée dans un support qui permet de la changer facilement.

Un quartz de 32.768kHz est nécessaire pour le fonctionnement du RTC. Il a été monté dans un support LED pour son maintien mécanique.

2-6] Le microcontrôleur :

Le choix du microcontrôleur a été fait en fonction de ce que j’avais en stock et au nombre d’entrées/sorties nécessaires.

Mon choix s’est porté sur un PIC18F2520 du fabricant Microchip.

Désormais, j’ai plus l’habitude de travailler sur du STM32 mais une petite piqûre de rappel ne fait pas de mal 🙂

Il est couplé à un quartz externe de 20Mhz.

2-7] Les boutons poussoirs :

Quatre boutons poussoirs sont présents pour permettre de régler l’horloge (heures/minutes, éclairage).

Un manuel d’utilisation est disponible dans les fichiers en fin d’article.

Il est aussi possible de voir les possibilités de réglages dans la vidéo qui suit.

3] Vidéo de présentation :

Voici une vidéo de présentation de l’horloge qui reprend sommairement les explications précédentes et permet de voir son fonctionnement.

4] Fichiers et liens :

Voici la liste des fichiers et liens utiles pour la réalisation et la compréhension de cet horloge :

PCB et montre connectée ?

Bonjour,

J’ai eu l’occasion de tester un service de fabrication de PCB, PCBWAY.com.

J’en ai donc profité pour fabriquer des horloges VFD que j’avais déjà présentées.

J’ai modifié le routage car sur les premières que j’ai fabriquées, j’avais eu des contraintes de routage dues à la fabrication des cartes par mes propres moyens.

Les PCB sont de bonne qualité et la communication avec les différents services est aussi de qualité.

Je vais fabriquer les horloges et je referai un article avec un retour d’expérience sur le montage.

J’en profiterai pour partager le schéma/routage de la carte ainsi que le programme du PIC.


Il y a quelques temps, j’ai vu qu’il existait des petits écrans ronds.

J’ai demandé à un fabricant (Maclight) s’il pouvait m’envoyer un échantillon et il a gentiment accepté.

J’en ai donc profité pour choisir un écran TFT rond de 1.54 pouces de référence MLT015Q24-CTR3. Il a également un dalle tactile capacitive.

Le fabricant a également accepté de m’envoyer un écran de 1.69 pouces de référence MLD169-160128C.

Quand j’aurais bien avancé mon projet d’horloge connectée, je me lancerais probablement dans un projet de montre connectée.

J’ai déjà quelques éléments qui pourraient être intégrés dans ce projet :

En haut à droite, c’est un module Bluetooth de chez microchip (BM71).

En bas à droite, c’est un oxymètre de pouls de chez Maxim (MAX30101)

J’attends également un module GPS miniature, mais il va falloir réfléchir à l’emplacement de l’antenne 50 ohm si je décide de l’intégrer.

A bientôt 🙂