Tutorial para hacer un soldador portable con Arduino

El tutorial de hoy está dedicado a una de las herramientas principales para todo electrónico: el soldador o cautín. Te invito a aprender a hacerlo desde 0 y al mismo tiempo obtendrás una herramienta muy útil hecha por ti mismo.

Esta es la tercera y última versión del mismo, principalmente porque ya logré adecuarlo a un tamaño promedio y contiene utilidades bastante interesantes.

Es importante acotar que para completar éste proyecto es necesario que uses lo archivos que te proporcionamos para generar por tu cuenta tu propia carcasa 3D y tu propia placa PCB (puedes descargar los GERBERS aquí), o al menos conseguir un diseño compatible.

Materiales

1. Carcasa 3D o equivalente.
2. Conector USB mini.
3. Dos botones.
4. Pantalla OLED pequeña.
5. Punta de soldador T12.
6. Convertidor de voltaje pequeño.
7. Amplificador Operacional.
8. Microcontrolador Atmega328.
9. Botones.
10. Sensor de vibraciones.
11. Mosfet de canal P.
12. Diodos.
13. Resistencias.
14. Condensadores.
15. Placa PCB.
16. Cristal de 16Mhz.
17. Multímetro.
18. Módulo FTDI.
19. Termopar.

Características

Detallemos sus características principales:

– Cuenta con pantalla OLED de un color para indicar la temperatura actual.

– Botones para controlar la temperatura y otros ajustes.

– Posee el microcontrolador Atmega para integrarle los beneficios de los Arduinos.

– Posee sensor de vibraciones para entrar o salir del modo de reposo si el soldador no se utiliza durante un periodo de tiempo determinado. Esto con el fin de ahorrar al máximo la batería.

– Se podrá cargar mediante conexión USB.

Conexiones

Como siempre, toma como guía el siguiente esquema.

Primero que nada, descarga los archivos para imprimir la carcasa 3D en el siguiente link.

Ahora vamos con la configuración básica del microcontrolador:

Ahora debemos soldar el chip Atmega328.

Luego el cristal de 16Mhz y la resistencia R10.

Ahora la resistencia R11, la cuál hará de pull up para el pin de reset del microcontrolador.

Luego el condensador C2, el cual es necesario para que el DTR del Atmega328 pueda cargar códigos.

Antes de seguir, es recomendable verificar con tu multímetro si existe algún cortocircuito o algún falso contacto.

En caso de que todas las conexiones estén soldadas correctamente, es hora de probar la conexión UART con el módulo FTDI.

Sube un código de ejemplo que use la comunicación en serie y verificar su funcionamiento.

En caso de no funcionar, debes revisar un tutorial anterior para saber cómo grabar el bootloader en un chip Atmega328.

Soldamos en la parte de atrás de la placa el conector USB mini.

Soldamos el Mosfet, que se encarga de controlar la potencia aplicada a la punta del condensador.

El BJT pequeño en la puerta del Mosfet.

Luego el resto de las resistencias, condensadores, diodos y el pequeño amplificador operacional, que nos ayudará para leer la caída de voltaje en el termopar y así obtener la temperatura real.

En la parte superior soldamos el sensor de vibraciones,

el diodo de entrada,

y los botones laterales. Pondré un poco de pegamento caliente detrás de los botones para que no se salgan de la placa.

Antes de soldar el convertidor back, primero asegúrate de que la salida sea exactamente 5 voltios.

Para esto conecta la fuente de alimentación en la entrada del convertidor y gira el potenciómetro hasta tener 5 voltios, luego pega el potenciómetro para que no se mueva y así esté siempre el 5 voltios.

Ahora ya puedes soldar el convertidor a la placa.

Fíjate cuál es la entrada y cuál la salida, colócalo tal y como están marcadas en la PCB.

Finalmente soldamos los Clips de la punta de hierro.

Nos aseguramos una vez más de que no hay cortocircuitos y de que tengas 5 voltios en todos los pines VCC.

Ahora podemos soldar la pantalla led.

Código

Primero que nada, importamos las librerías:

El proyecto necesita dos librerías para compilar. Necesitamos la librería Adafruit GFX, FastPID y la librería para la pantalla OLED.

Una vez descargadas las librerías, abre el IDE del arduino, vamos a Sketch>Include Library>Add .ZIP Library. Selecciona los archivos zip descargados para instalarlos.

Para instalar el código conectamos el módulo FTDI una vez más en la comunicación UART, pegamos el código de la versión 3.0 descargado en el IDE del Arduino.

Como siempre, te recomiendo que leas el código línea por línea para que entiendas el funcionamiento.

Ahora conecto la punta T12 y mi fuente de alimentación al conector del soldador, la alimentación la coloco a un voltaje de 20 voltios para simular una batería de 5S y hacer algunas pruebas.

Si presiono uno de los botones, la punta empieza a calentarse. La temperatura predeterminada es de 280 grados, presiona el botón superior para aumentar la temperatura, pónlo en 450 grados y en pocos segundos la punta alcanzará esa temperatura.

Ya podemos empezar a soldar algo, debes usar una batería de 5S o una entrada de 20 voltios, porque de lo contrario el tiempo de calentamiento será más largo y no se alcanzará la temperatura máxima.

Ahora si conectamos un osciloscopio a la puerta del mosfet, podemos ver cómo reacciona el PID y hace que el ancho del pulso sea menor cuando se alcanza la temperatura establecida.

Además, si toca la esponja húmeda el ancho se hace más grande automáticamente. Si no sabes cómo funciona el sistema de temperatura PID te recomiendo el Tutorial para hacer un control PID de temperatura DC con Aduino.

Presionando el botón inferior podemos bajar la temperatura, si presionamos ambos botones al mismo tiempo durante unos segundos el soldador entra en modo de reposo y se apaga la alimentación aplicada a la punta.

Luego al presionar el botón superior saldrá del modo de reposo y se calienta una vez más, además si no mueves la placa durante cinco minutos entrará automáticamente en el modo de reposo.

Después de eso si muevo el soldador saldrá del modo de reposo debido al sensor de vibraciones.

Puedes cambiar este tiempo de reposo si quieres, para eso, presiona ambos botones y, luego de en modo de suspensión, presiona el botón inferior para entrar en ajustes, presiona el botón superior y aumenta el tiempo hasta 10 minutos o desactívalo.

Una vez realizadas las pruebas, podemos armar la carcasa impresa en 3D, la cual está diseñada específicamente para cuadrar con la punta, los pulsadores y el conector USB.

Colocamos la placa dentro de la carcasa y los botones impresos en 3D en sus agujeros correspondientes.

Deben moverse sin problemas y presionar correctamente los botones de la placa.

Ahora colocamos la cubierta en la parte superior y los tornillos en los extremos.

Mete la punta de soldadura en su agujero respectivo. Podrás notar que es totalmente removible.

Los 20 voltios necesitan una corriente de 1,8 amperios, lo que resultará en una potencia total de 36 vatios.

 

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