Estación de Retrabajo SMD Casera: Controlador Profesional para Pistola de Aire Caliente

Componentes y materiales

Arduino Pro Mini 328 5V/16MHz (SparkFun)	1
Pantalla LCD 16x2 I2C (módulo PCF8574)	1
Encoder rotativo con pulsador	1
Mango pistola aire caliente compatible 858D (7 hilos)	1
Soporte + boquilla para pistola	1
Electrónica de potencia (ver esquema)
TRIAC BTA12-600B	1
MOSFET IRFZ44N	1
OpAmp MCP602 (rail-to-rail)	1
Optoacoplador TRIAC MOC3052	1
Optoacoplador 4N25 (sincronismo red)	1
Rectificador de puente	1
Diodo rápido FR107	1
Capacitor 0.01µF 400V	1
Capacitores 100nF	6
Resistencias: 39Ω, 33kΩ(x2), 330Ω, 220Ω, 1kΩ(x3), 470Ω, 500k multivuelta, 10kΩ(x3)	ver lista
Zumbador	1

Herramientas necesarias

• Soldador (para montaje PCB)
• Multímetro, osciloscopio (recomendado para verificar forma de onda TRIAC)

Software

• Arduino IDE
• Autodesk Eagle (diseño PCB)

Sobre el proyecto

Introducción

Controlador para pistola de aire caliente (mango 858D) usando Arduino Pro Mini. Implementa algoritmo PID para control preciso de temperatura (100-500°C) y control de ventilador por PWM. Aislamiento galvánico mediante optoacopladores (4N25 para sincronismo de red, MOC3052 para disparo TRIAC).

Paso 1: Cableado

Módulo LCD I2C

GND → GND → GND
VCC → VCC → 5V
SDA → A4
SCL → A5

Encoder rotativo

GND → GND
+   → NC (pull-up interno)
SW  → D5
DT  → D3
CLK → D4

Mango pistola (7 hilos)

Conector	Hilos	Conexión
3 pines	Verde, Negro, Rojo	Rojo → Termopar + ; Verde → Reed switch ; Negro → Común GND
2 pines	Azul, Amarillo	Azul → Ventilador + ; Amarillo → Ventilador - (GND)
2 pines gruesos	Blanco, Marrón	Blanco → Resistencia calefactora ; Marrón → Resistencia (sin polaridad)

Importante: Verifique el cableado de su mango específico siguiendo las pistas del conector.

Paso 2: Diagrama de bloques

• Interfaz: LCD I2C 16x2 + encoder. Muestra: temp objetivo, temp actual, velocidad ventilador, potencia aplicada, estado.
• Sensores: Termopar tipo K (amplificado por MCP602, ganancia ajustable con trimmer 500k) + reed switch (detecta mango en soporte).
• Controladores: (1) Ventilador: MOSFET IRFZ44N + PWM rápido en D9 (31.25 kHz). (2) Calefactor: TRIAC BTA12 + MOC3052, control por burst firing (número de semiciclos de red por período de 100ms). Sincronismo con 4N25 detectando cruce por cero.

Paso 3: PCB

Circuito complejo; se recomienda PCB profesional. Archivos Eagle y diseño EasyEDA disponibles: EasyEDA design. Fabricación en JLCPCB u otro servicio.

Paso 4: Firmware y librerías

El firmware (v1.4, dic 2020) implementa:

• PID con coeficientes Kp=50, Ki=16, Kd=50 (denominador 2^11).
• Control de calefactor por integral cycle control: en cada período de 100ms (10 semiciclos a 50Hz), enciende N semiciclos según potencia PID (0-99%).
• Menú navegable con encoder: giro lento = ±1°C, giro rápido = ±5°C. Pulsación corta = encender/apagar / cambiar parámetro. Pulsación larga en standby = menú setup.
• Modos: Standby, Trabajo (PID), Potencia fija, Setup (calibrar, tunear, guardar, cancelar, reset).
• Calibración automática a 3 puntos (200/300/400°C) con PID manteniendo temperatura.
• Modo Tune: ajuste manual de potencia para llevar mango a 400°C y calibrar ganancia OpAmp (lectura ADC ~900).
• Apagado automático por inactividad (detecta incremento de potencia).
• EEPROM para guardar configuración y calibración (gestión con checksum y registros circulares).
• EEPROM para guardar configuración y calibración (gestión con checksum y registros circulares).

Librerías requeridas: CommonControls, Time (descargar e instalar manualmente).

⚠️ CUIDADO: No conecte a red eléctrica mientras flashea el firmware. La fuente del ventilador no está aislada y puede dañar el PC.

Paso 5: Puesta a punto

1. Cargar firmware, entrar en Setup → Tune.
2. Encoder ajusta potencia fija; llevar mango a 400°C (termómetro externo).
3. Cuando temperatura estable (baja dispersión), pitará. Ajustar trimmer 500k para lectura ADC ~900 (no saturar).
4. Pulsación larga → menú. Setup → Calibrate. Seleccionar punto (200/300/400), mango calienta y pita. Introducir temp real con encoder. Repetir para 3 puntos.
5. Setup → Save. Listo.

Paso 6: Vídeo

Ver vídeo de funcionamiento en la página del proyecto. Agradecimientos a sfrwmaker (autor del firmware) y LCSC (patrocinador componentes).

Código principal (extracto firmware v1.4)

/* Hot air gun controller v1.4 - atmega328 */
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <CommonControls.h>
#include <EEPROM.h>
#include <SPI.h>

// Pines
const uint8_t AC_SYNC_PIN = 2;   // cruce por cero 220V (INT0)
const uint8_t HOT_GUN_PIN = 7;   // TRIAC gate
const uint8_t FAN_GUN_PIN = 9;   // PWM ventilador (Timer1)
const uint8_t TEMP_GUN_PIN = A0; // termopar amplificado
const uint8_t R_MAIN_PIN = 3;    // encoder CLK (INT1)
const uint8_t R_SECD_PIN = 4;    // encoder DT
const uint8_t R_BUTN_PIN = 5;    // encoder SW
const uint8_t REED_SW_PIN = 8;   // reed switch
const uint8_t BUZZER_PIN = 6;
const bool BUZZER_ACTIVE = true; // true=activo HIGH, false=pasivo (tone)

// Clases principales: CONFIG (EEPROM), HOTGUN_CFG (calibración PID), BUZZER, DSPL (LCD),
// HISTORY (buffer circular), EMP_AVERAGE (filtro exponencial), PID, FastPWM_D9, HOTGUN

// Ejemplo: clase PID (iterativa)
class PID {
  long Kp=50, Ki=16, Kd=50; // * 2^11
  int temp_h0, temp_h1; bool pid_iterate; long i_summ, power;
  void resetPID(int temp=-1) { ... }
  long reqPower(int temp_set, int temp_curr) { ... } // retorna potencia 0-99%
};

// Clase HOTGUN hereda PID y gestiona máquina de estados:
// POWER_OFF, POWER_ON, POWER_FIXED, POWER_COOLING
// syncCB() llamada desde ISR INT0 (cruce por cero) cada 10ms (50Hz)
// -> cuenta semiciclos, dispara TRIAC según actual_power
// -> lee ADC solo cuando TRIAC apagado (evita ruido)

// PWM ventilador 31.25 kHz en D9 (Timer1 phase/freq correct)
// OLED/I2C: 0x27, 16x2, caracteres custom (grado, ventilador, potencia)

// Loop principal: lectura encoder, menús, actualización display, llamada periódica a hotgun.keepTemp()

Código completo truncado por longitud. Descargue el firmware completo desde la página del proyecto o GitHub: ManojBR105/ARDUINO-SMD-REWORK-STATION

Esquemáticos

Ver sección Schematics: imágenes del circuito de control, potencia y fuente de alimentación. Incluye archivo Eagle (hot_air_gunsch_l627KvauMg.sch).