DIYマイクロはんだステーション: Arduino互換のコンパクト温度制御はんだごて

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino UNO (CH340版推奨)	1	制御用、USB電源ハックで給電スイッチ化
Nokia 5110 LCDモジュール (PCD8544)	1	84x48ドット モノクロ表示
サーミスタ 100kΩ B定数3950	1	チップ部品、先端温度検出用
USBはんだごて (安価なアクティブチップタイプ)	1	ヒーター+サーミスタ内蔵タイプを改造
Nチャネル パワーMOSFET (IRLZ44N等ロジックレベル)	1	ヒーター駆動用、はんだごて基板上のもの流用可
5mm LED	1	電源/ステータス表示用
抵抗 1kΩ	2	LED電流制限、プルアップ等
抵抗 4.7kΩ	1	サーミスタ分圧用
コンデンサ 10nF	1	サーミスタノイズフィルタ
カプトンテープ (ポリイミドテープ)	適量	サーミスタ絶縁・固定用 (耐熱必須)
ロッカースイッチ	1	電源スイッチ用 (Arduino基板パターンカット後直列挿入)
小ねじ M2.5×5mm 大頭	10本	3Dプリントケース組み立て用
4芯ケーブル (USBケーブル流用可)	1本	はんだごて〜コントローラー間接続用

必要な工具

• はんだごて (制御基板製作用、本体とは別)

使用ソフトウェア・サービス

• Arduino IDE
• Autodesk Fusion 360 (ケース3Dモデリング)
• Arduino Web Editor / PlatformIO (開発環境)

プロジェクト概要

安価なUSBはんだごてを、PID温度制御機能付きの本格的なアクティブチップはんだステーションに改造するプロジェクトです。熱容量が極めて小さいチップヒーターの温度を瞬時に制御できるため、大熱容量のワークでも難なくはんだ付け可能です。市販のマイクロはんだステーションは高価ですが、これは10ドル以下で自作できます。

主な機能

• 格安・簡単製作 (10ドル以下)
• PID温度制御 (高精度・高速応答)
• プリセット温度メモリー機能 (複数登録可能)
• マイクロチップはんだこて先対応
• シリアルコマンドインターフェース (PCから制御・監視可能)
• プロッター出力 (温度波形等のリアルタイム表示)
• 優れたUI: 出力パワーバーグラフ、到達音、サウンドフィードバック
• オープンソース (Arduinoベース、ファームウェアアップデート対応)
• 3Dプリントケース対応
• スタンバイからのウェイクアップ: はんだごて持ち上げ検知 (温度上昇で検出)

回路図

はんだこて先・サーミスタ取り付け図

Arduino UNO CH340版 電源ハック

CH340版UNOの基板裏面、USBコネクター近くの5Vパターンをカッターで切断し、ロッカースイッチを直列にハンダ付けします。これによりUSB接続のまま電源ON/OFFが可能になります。

Fritzing図

はんだごて改造手順

1. はんだごてから基板を取り出し、4芯ケーブル (ヒーター2線、サーミスタ2線) を準備
2. ケース側面 (黄色ナット近く) に穴を開け、サーミスタ2線を通す
3. サーミスタをチップヒーターのガラス先端にカプトンテープで密着固定 (ピン絶縁も兼ねる)
4. ヒーター2線と、LED+直列抵抗 (極性注意) を接続
5. ボールベアリングを外し、LEDを穴に嵌め込み、反対側のスプリングポストを折る

UIスクリーンショット

操作方法

メイン画面

• < >: 設定温度 上下
• Click: メモリーバンク切り替え
• Long Press: メモリー保存モード
• Double Click: 設定モード

スタンバイモード

• Click: スタンバイ解除

メモリー保存モード

• < >: 保存先バンク選択
• Click: 保存実行

設定モード (サブメニュー)

• < >: サブメニュー移動
• Click: サブメニュー編集

サブメニュー編集

• < >: 値変更
• Click: 終了

主要パーツ・モジュール

ソースコード・設計データ

PlatformIOで開発中。GitHubで公開しています。

https://github.com/peekpt/MicroSolderingStation

回路図・設計ファイル

Fritzingファイル: fritzing_4WF7dfjiYX.fzz

技術的ポイント

• PID制御: ヒーターの熱容量が極小のため、従来のはんだごてより遥かに高速な応答が可能。PIDゲインのチューニングが鍵。
• サーミスタ特性: 100kΩ B3950のSteinhart-Hart方程式またはβパラメータ式で温度換算。ADC分解能向上のためオーバーサンプリング実施推奨。
• MOSFET駆動: ロジックレベルMOSFET (Vgs(th) < 2V) を使用し、Arduino PWM (5V) で直接駆動。大電流時はゲート抵抗 (10-100Ω) とドライバ推奨。
• 電源設計: USB 5Vから直接ヒーター駆動 (最大約2.5A、12.5W)。PCのUSBポート保護のため、ポリスイッチや専用アダプター使用推奨。
• ノイズ対策: ヒーターPWMスイッチングノイズがサーミスタ読み取りに影響。カプトンテープシールド、ソフトウェアフィルタ (指数移動平均)、配線分離で対策。