862D+はんだごて用DIY温度コントローラー：精度と信頼性を両立

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino Nano R3	1
フライバックダイオード (一般整流用)	1
IRF540N NチャネルMOSFET	1	ヒーター駆動用
5V リニアレギュレータ	1	Arduino電源用
330Ω 抵抗	1	ゲート駆動用
ピンヘッダー (オス)	2
0.96インチ OLEDディスプレイ (I2C)	1	温度・出力表示用

必要な工具と機器

はんだごて
8mmドリルビット & ドリル (ケース加工用)

プロジェクト概要

更新 (2019/10/21): コードを大幅更新。詳細は後述。

私の862D+はんだごてが壊れたため、新品を買う代わりに別の中古機を入手して修理しました。最も困ったのは、ネット上に修理情報が皆無だったことです。ヒーターを交換しても「S-E (センサーエラー)」が出続け、基板側が故障していることが判明しました。

そこで自作コントローラー回路を設計し、内部に組み込むことにしました。セカンドトランスが必要でしたが、安価な機種なので内部に十分なスペースがありました。

見た目は良くありませんが、完璧に動作します。おまけとして、元の電源スイッチを取り外し、5VとArduinoの間に新しいスイッチを追加しました。

製作のヒント

全パーツは現在入手可能。LCSC はバルク電子部品サイトで、部品単価が極めて安い（例: MOSFETがAmazonで$6のところLCSCなら32セント）。送料は高めですが、まとめ買いすればお得。抵抗類も50本で0.84セント程度。
長距離データ線は必ずシールドすること (アースしたアルミ箔等)。I2CのOLED配線などが該当。
コード内の設定: アナログ値 1023 = 常温, 0 = 高温。settemp を好みの値に変更 (通常600前後)。
コントローラーはヒーターの接続/断線を検知可能。ヒーター未接続時はアナログ入力をゼロ扱い。以前は熱くなっていたのに今はダメ、という場合: ヒーターを外し「プラグインしてください」表示まで待ち、再接続すれば復旧します (私が遭遇した問題)。

以上が基本です。高級はんだごてもありますが、これは安価でDIY可能な代替案です。

ソースコード

Control Code (C/C++) - 基本版

提供回路専用。Arduino IDEにペーストして書き込み。


int output = 0;
int temp = 0;
int settemp = 630;
String inputString = "";
boolean rap = false;
boolean stringComplete = false;
int t = 0;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    inputString.reserve(200);
    pinMode(6, OUTPUT);
    digitalWrite(6, LOW);
}

void loop() {
    serialEvent();
    if (stringComplete) {
        Serial.println(inputString);
        t = inputString.toInt(); // settemp = t // シリアル入力で設定温度変更可能
        inputString = "";
        stringComplete = false;
    }
    rapid();
    pid();
}

void rapid() {
    // 立ち上がり高速加熱
    if (rap == false) {
        digitalWrite(6, HIGH);
        do {
            temp = analogRead(0);
            Serial.print("rapid");
            Serial.println(temp);
        } while (temp - settemp > 10);
        digitalWrite(6, LOW);
        rap = true;
    }
}

void pid() {
    // PID制御 (簡易版)
    temp = analogRead(0);
    output = temp - settemp;
    if (output < 0) output = 0;
    if (output > 255) output = 255;
    Serial.print("pid");
    Serial.print(temp); Serial.print(", "); Serial.println(output);
    analogWrite(6, output);
}

void serialEvent() {
    // シリアル通信で設定温度更新
    while (Serial.available()) {
        char inChar = (char)Serial.read();
        inputString += inChar;
        if (inChar == '\n') {
            stringComplete = true;
        }
    }
}

The Code (C/C++) - OLED表示対応版

専用回路図でのみ動作。エディタにペーストして書き込み。


#include 
#include 
#include 
#define OLED_ADDR 0x3C
Adafruit_SSD1306 display(-1);

int settemp = 590;
int output = 0;
int temp = 0;
String inputString = "";
boolean rap = false;
boolean stringComplete = false;
int t = 0;
int mappedpower = 0;
byte powermultiply = 0;
long counter = 0;
int temp2 = 0;
byte outputoffset = 0;
byte scaleread = 0;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(12, OUTPUT);
    digitalWrite(12, LOW);
    display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR);
    display.clearDisplay();
    display.display();
    rapid();
}

void loop() {
    pid();
    display.clearDisplay();
    updatebar();
    updatetext();
    display.display();
}

void rapid() {
    if (rap == false) {
        digitalWrite(12, HIGH);
        output = 255;
        do {
            temp = analogRead(0);
            Serial.print("rapid");
            Serial.println(temp);
            display.clearDisplay();
            updatebar();
            updatetext();
            display.display();
        } while (temp - settemp > 1);
        digitalWrite(12, LOW);
        rap = true;
    }
}

void pid() {
    temp = analogRead(0);
    // 温度平均化 (ノイズ対策)
    temp2 = temp;
    delay(50);
    temp = analogRead(0);
    temp = (temp + temp2) / 2;
    zeroscale(); // ヒーター未接続検知
    temp = temp + outputoffset;
    output = temp - settemp;
    output = output + powermultiply;
    output = output * 4;
    if (output < 0) output = 0;
    if (output > 255) output = 255;
    counter = counter + 1;
    if (counter > 10) {
        counter = 0;
        if (temp > settemp + 3) powermultiply++;
        if (temp < settemp - 3 && powermultiply > 0) powermultiply--;
    }
    Serial.print(powermultiply); Serial.print(", "); Serial.print(temp); Serial.print(", "); Serial.println(output);
    analogWrite(12, output);
}

void updatebar() {
    // OLED上のパワーバー更新
    mappedpower = map(output, 0, 255, 0, 127) - 10;
    display.fillRect(0, 0, mappedpower, 8, WHITE);
    display.fillRoundRect(mappedpower - 5, 0, 20, 8, 3, WHITE);
}

void updatetext() {
    // OLEDテキスト更新
    display.setCursor(0, 9);
    display.setTextColor(WHITE);
    display.setTextSize(1);
    display.print("Set Temp: "); display.print(settemp);
    display.setCursor(0, 20);
    display.print("Temp: "); display.print(temp);
}

void zeroscale() {
    // ヒーター未接続時のオフセット補正
    if (output < 200) {
        display.clearDisplay();
        display.setCursor(0, 9);
        display.setTextColor(WHITE);
        display.setTextSize(1);
        display.print("No soldering iron, or defective");
        display.setCursor(0, 15);
        display.print("iron.");
        display.setCursor(0, 20);
        display.print("Testing in 5 seconds.");
        display.display();
        delay(5000);
        if (output < 200) {
            outputoffset = temp;
        }
        display.clearDisplay();
        display.setCursor(0, 9);
        display.print("Output offset set.");
        display.setCursor(0, 20);
        display.print("Please plug in the iron.");
        display.display();
        do {
            scaleread = analogRead(0);
        } while (scaleread < 200);
    }
}

Code Updated 10/21/2019 (C/C++) - 改良版

回路図専用。IDEにペーストして書き込み。zeroscale() の判定条件を output から temp ベースに変更し、待機時間を調整。


#include 
#include 
#include 
#define OLED_ADDR 0x3C
Adafruit_SSD1306 display(-1);

int settemp = 590;
int output = 0;
int temp = 0;
String inputString = "";
boolean rap = false;
boolean stringComplete = false;
int t = 0;
int mappedpower = 0;
byte powermultiply = 0;
long counter = 0;
int temp2 = 0;
byte outputoffset = 0;
byte scaleread = 0;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
    pinMode(12, OUTPUT);
    digitalWrite(12, LOW);
    display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR);
    display.clearDisplay();
    display.display();
    rapid();
}

void loop() {
    pid();
    display.clearDisplay();
    updatebar();
    updatetext();
    display.display();
}

void rapid() {
    if (rap == false) {
        digitalWrite(12, HIGH);
        output = 255;
        do {
            temp = analogRead(0);
            Serial.print("rapid");
            Serial.println(temp);
            display.clearDisplay();
            updatebar();
            updatetext();
            display.display();
        } while (temp - settemp > 1);
        digitalWrite(12, LOW);
        rap = true;
    }
}

void pid() {
    temp = analogRead(0);
    temp2 = temp;
    delay(50);
    temp = analogRead(0);
    temp = (temp + temp2) / 2;
    zeroscale();
    temp = temp + outputoffset;
    output = temp - settemp;
    output = output + powermultiply;
    output = output * 4;
    if (output < 0) output = 0;
    if (output > 255) output = 255;
    counter = counter + 1;
    if (counter > 10) {
        counter = 0;
        if (temp > settemp + 3) powermultiply++;
        if (temp < settemp - 3 && powermultiply > 0) powermultiply--;
    }
    Serial.print(powermultiply); Serial.print(", "); Serial.print(temp); Serial.print(", "); Serial.println(output);
    analogWrite(12, output);
}

void updatebar() {
    mappedpower = map(output, 0, 255, 0, 127) - 10;
    display.fillRect(0, 0, mappedpower, 8, WHITE);
    display.fillRoundRect(mappedpower - 5, 0, 20, 8, 3, WHITE);
}

void updatetext() {
    display.setCursor(0, 9);
    display.setTextColor(WHITE);
    display.setTextSize(1);
    display.print("Set Temp: "); display.print(settemp);
    display.setCursor(0, 20);
    display.print("Temp: "); display.print(temp);
}

void zeroscale() {
    if (temp < 200) {
        display.clearDisplay();
        display.setCursor(0, 20);
        display.setTextColor(WHITE);
        display.setTextSize(1);
        display.print("No soldering iron.");
        display.display();
        delay(10000);
        display.setCursor(0, 0);
        display.print("Testing in 5 seconds.");
        display.display();
        delay(5000);
        if (temp < 200) {
            outputoffset = temp;
        }
        display.clearDisplay();
        display.setCursor(0, 20);
        display.print("Output offset set.");
        display.setCursor(0, 0);
        display.print("Connect the iron.");
        display.display();
        do {
            scaleread = analogRead(0);
        } while (scaleread < 200);
    }
}

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Raspberry PiとArduinoで作るWi-Fiインターネットラジオ：世界中の局をストリーミング IoTとAIで水質監視し水生生物を守るシステム

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