Hakko 907 v.2 はんだごてコントローラー自作：Arduino NanoでPID温度制御

必要な部品と材料

Hakko 907 はんだごてハンドル（ヒータ＋サーミスタ/熱電対内蔵、5ピン航空プラグ推奨）	×1
5ピン航空プラグ GX16-5 または GX12-5（ハンドル側コネクタ交換用）	×1
DC-DCコンバータ（24V→5V、Arduino/ロジック電源用）	×1
Arduino Nano R3	×1
LCD 8x2文字（または16x2、I2Cモジュール付き推奨）	×1
オペアンプ MCP602（レールツーレール、熱電対/サーミスタ増幅用）	×1
MOSFET IRFZ44N（ヒータ駆動用）	×1
高速リカバリダイオード FR107（ヒータ逆起電力吸収）	×1
トランジスタ NPN/PNP 各1（MOSFETゲートドライバ用、2段プッシュプル）	各1
ロータリーエンコーダ（プッシュボタン付き）	×1
コンデンサ 1000µF 35V（入力平滑、ヒータ突入電流対策）	×1
コンデンサ 100nF ×4、抵抗各種（1kΩ×2, 10kΩ, 100kΩ×2, 10kΩ/500kΩマルチターンVR各1）	各種
ブザー	×1

必要な工具・ソフトウェア

• はんだごて、テスタ、オシロスコープ（ゲート波形確認用）
• Arduino IDE

プロジェクト概要

Hakko 907互換はんだごてハンドルをArduino Nanoで制御し、PIDアルゴリズムによる高精度温度制御を実現するコントローラーを自作します。第2世代（v.2）では高周波PWM（31.25kHz）でコイル鳴きを抑制、3点校正・チューンモード・自動電源オフなど実用機能を充実させています。

主な特長

• サーミスタ/熱電対両対応：ジャンパー（JP1, JP2）切替でどちらのハンドルも使用可能
• PID制御：立ち上がり約30秒、定常時±1〜2℃の安定度
• 高周波PWM（31.25kHz）：Timer1使用でanalogWrite()の490Hzから大幅向上、可聴帯域ノイズ排除
• MOSFET高速駆動：NPN/PNPプッシュプルドライバでゲート充放電高速化、スイッチング損失低減
• 3点校正（200/300/400℃）：外部温度計で実測値を入力、内部ADC値とマッピング
• チューンモード：初回セットアップで400℃到達時のADC値をマルチターンVRで≒900に調整するガイド機能
• 加速付きエンコーダ：ゆっくり回せば1℃、速く回せば5℃刻みで設定変更
• 設定EEPROM保存：前回設定温度を不揮発記憶
• ℃/℉切替、自動電源オフ（アイドル検知ベース）

メニュー構成・操作方法

モード	入り方	操作	表示内容
スタンバイ	起動時 / メインから短押し	エンコーダ回転で設定温度変更、短押しでメインへ	設定温度 / OFF / 現在温度（冷却中は"cold"）
メイン（温度制御）	スタンバイで短押し	エンコーダで設定温度変更、短押しでスタンバイ復帰、長押しでパワーモードへ	設定温度 / ON→rdy / 現在温度 / 出力%
パワーモード（手動出力）	メインで長押し	エンコーダで出力%変更、短押しでON/OFF、長押しでメイン復帰	出力値(内部単位) / 現在温度
セットアップ	スタンバイで長押し	エンコーダで項目選択、短押しで編集、長押しで保存してスタンバイ復帰	自動オフ時間 / ℃/℉ / 校正 / チューン / 保存 / キャンセル / デフォルト復元

センサ増幅回路（サーミスタ/熱電対共用）

MCP602（レールツーレールオペアンプ）を非反転増幅器として使用。サーミスタの場合は分圧回路＋増幅、熱電対の場合は直列増幅。どちらも出力を0〜5V（ADC 0〜1023）にスケーリングします。500kΩマルチターンVRでゲイン調整し、400℃でADC≒900（5V×900/1023≒4.4V）を目標とします。余裕を持たせるため930〜950まで上げてから900に戻す手順を推奨。

ヒータ駆動回路（高周波PWM対応）

• MOSFET IRFZ44Nのゲート容量を高速充放電するため、NPN（2N2222等）/ PNP（2N2907等）のトーテムポールドライバを採用
• ツェナーダイオード 15V（D2）でゲート電圧クランプ（Vgs最大±20V対策）
• FR107高速ダイオードでヒータの逆起電力を電源側へ還流（スナバー効果）
• 24V入力直後に1000µF電解コンデンサ配置、冷態ヒータ低抵抗による突入電流で電源が落ちるのを防止

校正手順（外部温度計必須）

1. セットアップメニュー「reset config」でデフォルト値読み込み
2. 「tune」モード：エンコーダで出力調整し外部温度計で400℃に保持→マルチターンVRでADC≒900に調整→長押し完了
3. 「calibrate」モード：200/300/400℃各点を選択→短押しで加熱開始→PID到達でビープ→外部温度計実測値をエンコーダ入力→短押しで保存→全点完了後長押し
4. 「save」でEEPROM書き込み

自動電源オフ機能の仕組み

「アイドル時の出力%が最小値付近で安定している」ことを利用。使用中は熱負荷で出力%が増加するため、出力%の微小増加を「使用中」と判定します。PIDパラメータ調整でアイドル時の分散を最小化し、誤検知を抑制。信頼性が不安な場合は無効化可能。衝撃センサ搭載ハンドルならより確実です。

コードリポジトリ

完全なスケッチ（0802/1602両対応版）はGitHubで公開：
https://github.com/sfrwmaker/soldering_907_lcd/blob/master/soldering_907_lcd.ino

回路図・PCB

Eagle形式の完全回路図（complete_9vLI2a96Rv.sch）をプロジェクトページで公開。Manoj氏によるPCB設計版（関連リポジトリ）も参考になります。

温度換算ロジックとセンサタイプの違い

内部ADC値（0〜1023）を人間可読温度に変換するIRON_CFG::tempHuman()は、校正3点（200/300/400℃）間を線形補間。200℃未満は「周囲温度（内部値：サーミスタ約350、熱電対約0）」と200℃点で補間。熱電対使用時は周囲温度内部値を0に設定変更が必要（スケッチ244-245行目）。

まとめ

市販ステーション並みの性能を、Arduino Nanoと手に入りやすい部品で実現した決定版DIYはんだごてコントローラーです。高周波PWM＋プッシュプルドライバ＋バースト火制御的PIDという構成は、ヒータ制御のベストプラクティスの一つです。コードはモジュール化されており（CONFIG, PID, DSPL, BUZZER等クラス分け）、拡張・移植も容易です。自作PCB化すればコンパクトな専用機に仕上がります。はんだ付け品質を安定させたい全メイカーにお勧めのプロジェクトです。