Controlador para Ferro de Soldar Hakko 907 – Fonte DIY Arduino com Display LED

Componentes e Materiais

Componente	Qtd
Ferro de soldar Hakko 907	1
Fonte de alimentação 24V	1
Conversor DC-DC	1
Arduino Nano R3	1
Controlador de matriz LED MAX7219	1
Capacitor 10 µF	1
Capacitor 100 nF	4
Buzzer	1
Resistor 50k Ω	1
Resistor 1k Ω	1
Resistor 100 Ω	2
Resistor 10k Ω	1
Resistor 2.21k Ω	1
Transistor MOSFET IRFZ44N	1
Encoder rotativo com botão	1
Barra de LED com 10 LEDs vermelhos	1
Display de 7 segmentos	1
Núcleo de ferrite	1
Diodo 1N5408	1
Conector aviation GX16-5 (5 pinos, 16mm)	1
Cabo Dupont fêmea-fêmea	1

Ferramentas Necessárias

• Ferro de soldar (genérico)

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre o Projeto

Aviso Importante

Esta é a segunda versão do software do controlador. Alguns bugs foram corrigidos e um novo menu foi implementado. Este controlador não tem mais suporte. Para quem pretende construir um novo controlador de solda do zero, recomenda-se fortemente construir a outra versão do controlador disponível aqui. Se você construiu o controlador conforme a primeira versão deste artigo, atualize o firmware. É necessário realizar o procedimento de calibração novamente após a atualização.

A Ideia Inicial

Ao navegar pela internet em busca de projetos interessantes, o projeto de uma estação de solda caseira me chamou muito a atenção. Era um projeto não muito complicado, bem documentado e extremamente útil. Eu usava um ferro de soldar genérico sem nenhum controlador e não conseguia imaginar a diferença entre um ferro comum e este. Portanto, foi uma ideia brilhante criar meu próprio controlador para testar.

O primeiro problema que encontrei foi o conector do ferro de soldar. Era um conector raramente usado, não encontrei o soquete correspondente, então usei outro par de conectores adequados às características do ferro. Este conector é o plug aviation GX16-5, mencionado na lista de componentes. Quando todos os componentes chegaram, pude construir meu próprio controlador de solda.

Principais Características

• Método PID implementado para manter a temperatura do ferro. O ferro atinge a temperatura em cerca de 30 segundos e a mantém dentro de ±3 °C.
• O controlador mantém a temperatura mesmo em uso intenso, pois o algoritmo PID é muito sensível e aumenta rapidamente a potência fornecida.
• Dois modos de operação: manter temperatura e manter potência fornecida.
• Encoder rotativo acelerado: rotação lenta altera a temperatura em 1 °C; rotação rápida altera em 5 °C.
• A temperatura é salva na EEPROM do Arduino após o uso, caso tenha sido alterada.
• Duas configurações personalizadas salvas na EEPROM: brilho do display e unidade de temperatura (Celsius ou Fahrenheit).
• Buffer circular para gravar parâmetros na EEPROM, aumentando sua vida útil.
• Modo de calibração para ajustar o resistor variável e calibrar as leituras de temperatura.

O Menu do Controlador

O controlador possui vários modos:

• Modo standby
• Modo principal (manter temperatura)
• Modo potência (manter potência fornecida)
• Modo configuração
• Modo ajuste (calibração)

Modo Standby

Ao ligar, o modo standby é ativado. O ferro fica desligado e a mensagem "OFF" aparece no display. A temperatura configurada pode ser ajustada girando o encoder. Se o ferro foi usado anteriormente, o display anima o "resfriamento" e a barra de LED indica o calor residual. Quando frio, exibe "C0Ld".

Modo Principal

Pressione levemente o encoder para ligar o ferro. O controlador mantém a temperatura próxima ao valor definido. Girar o encoder altera a temperatura alvo. O display mostra a temperatura definida (símbolo "t.") ou a atual. A barra de LED indica a potência fornecida. Pressione levemente para voltar ao standby.

Modo Potência

Pressione longamente o encoder no modo principal. Ajuste a potência diretamente girando o encoder. O display mostra a temperatura do ferro; a barra de LED mostra a potência. Pressione longamente para voltar ao modo principal.

Modo Configuração

Pressione longamente o encoder no standby. Existem 5 itens:

• Unidade de temperatura ("Un. C/F")
• Brilho do display ("br. [0-15]")
• Calibração do ferro ("tunE")
• Salvar alterações ("APLy")
• Cancelar alterações ("CACL")

Gire o encoder para selecionar; pressione levemente para editar; pressione novamente para confirmar. Pressione longamente para voltar ao standby salvando na EEPROM. Também é possível salvar selecionando "Apply". Para sair sem salvar, aguarde 30 segundos ou selecione "cancel".

Alteração no Esquema de Leitura do Sensor

O esquema elétrico tem pequenas alterações em relação ao original. Meu cabo Hakko 907 usa termistor (não termopar) para medir temperatura, exigindo mudança no circuito de leitura.

O termistor do Hakko 907 tem cerca de 50 Ω frio e sobe para ~200 Ω a 400 °C. Outros ferros podem ter parâmetros diferentes, por isso usei um resistor variável para ajustar o ganho do amplificador LM358N. O ajuste deve ser feito com o ferro quente: a tensão de saída deve ficar em ~4 V (leitura A0 ≈ 700).

Nota da segunda versão: O amplificador LM358N não é muito preciso; as leituras flutuam. Para novos controladores, recomenda-se usar outro hardware ou substituir por amplificadores mais precisos como AD822, LT1013 ou LMC6462.

Para simplificar a calibração, o modo "tune" foi implementado no firmware.

Modo Tune (Calibração)

Você precisa de um termômetro externo para calibrar.

Assume-se faixa de 180–400 °C (alterável no código). O menu tem 5 itens:

• Ajuste temperatura superior (quadrado superior no display).
• Ajuste temperatura inferior (quadrado inferior).
• Gravar valores padrão na EEPROM ("dEFt").
• Salvar calibração ("APLy").
• Voltar sem salvar ("CACL").

Os números indicam leituras internas (0–1024) para as temperaturas extrema. Inicialmente são zero.

1. Ative o modo tune. Ajuste a potência (encoder) para manter 400 °C (termômetro externo). Comece com potência máxima para aquecer rápido, depois reduza para estabilizar.
2. Gire o resistor variável para obter leitura ~700. Certifique-se que não é o máximo: gire para 730–750 e volte a 700. Isso garante margem para medir acima do máximo.
3. Pressione levemente o encoder. Agora ajuste 180 °C: reduza a potência para manter 180 °C. Pressione longamente ou selecione "APLy" para salvar. O controlador grava as leituras internas para 400 °C e 180 °C e usa interpolação linear para converter em °C/°F.

Pequena Alteração no Aquecedor do Ferro

Um amigo sugeriu adicionar indutância para limitar picos de corrente no MOSFET PWM, preservando os capacitores da fonte.

O diodo 1N5408 dissipa a energia da indutância quando o MOSFET desliga. A indutância pode ser substituída por fio direto se preferir.

Conclusão

É um grande prazer usar um ferro de solda controlado. Aquece rápido e mantém a temperatura adequada para cada situação.

Código

Código-fonte do controlador

https://github.com/sfrwmaker/soldering_controller/blob/master/soldering_station.ino

Esquemáticos