Station de retouche SMD DIY : Construire un outil professionnel de retouche PCB

Composants principaux

Composant	Quantité	Rôle
Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz	1	Cerveau du contrôleur
Écran LCD 16x2 + module I2C	1	Affichage T° consigne, réelle, ventilateur, puissance
Encodeur rotatif + bouton	1	Réglage température, ventilation, navigation menus
Manche pistolet air chaud (type 858D)	1	Thermocouple K, résistance 700W 230V, ventilateur 24V
Support manche + buse	1
Triac BTA12-600B	1	Commande puissance résistance (coupure par zéro)
MOSFET IRFZ44N	1	Commande PWM ventilateur 24V
Ampli-op MCP602 (rail-to-rail)	1	Amplification thermocouple
Optocoupleurs : MOC3052 (Triac), 4N25 (synchro secteur)	1+1	Isolation galvanique commande puissance
Redresseur pont + composants alimentation	1	Alimentation basse tension depuis le secteur
Buzzer, résistances, condensateurs, potentiomètres multi-tours	Selon BOM	Voir liste détaillée dans le projet

Architecture du contrôleur

Le circuit se divise en 3 blocs fonctionnels :

1. Interface Utilisateur

LCD 1602 I2C (adresse 0x27) : T° consigne, T° réelle, % ventilation, % puissance, statut
Encodeur rotatif : rotation = ajustement, appui court = bascule T°/ventilation, appui long = menu setup
Buzzer : bips courts (prêt), longs (froid), doubles (échec)

2. Chaîne de mesure

Thermocouple type K (dans le manche)
Ampli-op MCP602 (gain réglable par potentiomètre 500k 25 tours)
Entrée ADC Arduino (A0) : 0-1023 = 0-5V → résolution ~5 mV/ct
Contact reed (dans support) : détection présence manche (Pin 8)

3. Blocs de commande puissance

Ventilateur 24V : MOSFET IRFZ44N + PWM 31 kHz (Timer1) sur Pin 9 — silencieux
Résistance 700W 230V : Triac BTA12 piloté par MOC3052 (DIAC opto-couplé)
Synchro secteur : 4N25 sur Pin 2 (int.0) → détection passage par zéro
Algorithme : contrôle par trains d'ondes (burst firing) — nombre de demi-périodes secteur par seconde

Algorithme de régulation : PID

Le cœur du logiciel est un régulateur PID itératif qui calcule la puissance à appliquer (0-99%) pour maintenir la température de consigne :

// Formule itérative :
// Un = Un-1 + Kp*(Xn-1 - Xn) + Ki*(Xs - Xn) + Kd*(Xn-2 + Xn - 2*Xn-1)
// Coefficients (v1.4) : Kp=50, Ki=16, Kd=50 (dénominateur 2^11 = 2048)

Le PID agit sur le nombre de demi-périodes secteur autorisées sur 100 (période de 100 demi-cycles = ~1 seconde à 50 Hz). Exemple : puissance 50% = 50 demi-périodes ON / 100.

Fonctionnalités utilisateur

Mode normal (manche sur support = OFF)

Rotation encodeur : ajuste T° consigne (100-500°C) ou vitesse ventilateur (0-255)
Appui court : bascule entre réglage T° et ventilation
Retrait manche → démarrage chauffe, affichage « ON » puis « Ready » + bip à T° atteinte
Remise en support → arrêt chauffe, ventilation continue jusqu'à <50°C, puis « Cold » + bip

Mode Setup (appui long encodeur en veille)

Calibrate : étalonnage 3 points (200, 300, 400°C) avec thermomètre externe
Tune : réglage gain ampli-op (lecture ADC interne cible ~900 à 400°C)
Save : sauvegarde config en EEPROM (structure avec CRC, rotation d'adresses)
Cancel : annule modifications
Reset Config : valeurs par défaut

Procédure de mise en service (calibrage)

Charger les défauts : Setup → Reset Config → Save
Tune (gain ampli-op) : Setup → Tune → régler puissance encodeur pour stabiliser 400°C (thermomètre externe) → ajuster potentiomètre 500k pour lecture ADC ~900-950 → appui long pour valider
Calibrate (3 points) : Setup → Calibrate → choisir 200°C → chauffe → bip → lire thermomètre externe → encodeur = valeur réelle → valider → répéter 300°C et 400°C → appui long
Save : Setup → Save → appui long pour quitter

Code source (Firmware 1.4 - extraits clés)

Le code complet (~1000 lignes) est sur GitHub : ManojBR105/ARDUINO-SMD-REWORK-STATION

Structure objet principale

class HOTGUN : public PID {
  // Gestion puissance par trains d'ondes (synchro 4N25)
  // PID hérité pour calcul puissance
  // Historique température/puissance (moyenne, dispersion)
  // Machine d'états : OFF, ON, FIXED, COOLING
  // Ventilateur PWM haute fréquence (Timer1, 31 kHz)
};

Gestion EEPROM robuste

Enregistrements de taille puissance de 2 (32 octets)
Chaque enregistrement : ID incrémenté (uint32) + config (8 octets) + CRC
Recherche du dernier enregistrement valide au démarrage
Écriture circulaire (usure uniforme EEPROM)

Moyennage exponentiel capteur

class EMP_AVERAGE { // Filtre passe-bas numérique
  // y[n] = y[n-1] + (x[n] - y[n-1]) / K
};

Schéma électrique et PCB

Schéma complet (EasyEDA) : harws1-1
PCB double face recommandé (complexité circuit puissance + isolation)
Commande possible chez JLCPCB / PCBWay depuis EasyEDA
Alimentation intégrée : transformateur + redresseur + régulateurs 5V/24V

⚠️ Sécurité critique

DANGER : 230V SECTEUR

Ne JAMAIS flasher le firmware branché sur le secteur ! L'alimentation 24V non isolée du secteur peut détruire l'ordinateur via l'USB.
Isolation galvanique obligatoire : optocoupleurs (MOC3052, 4N25), distances de crépage/clairance sur PCB.
Boîtier métallique relié à la terre (PE).
Fusible secteur entrée + varistance (protection surtension).
Testez d'abord à vide (sans manche) avec charge résistive faible.

Remerciements

sfrwmaker : auteur du firmware original (PID, menus, calibration)
LCSC Electronics : soutien composants
Communauté Arduino / EasyEDA

Ressources

GitHub : Code source, schémas, PCB
Vidéo démo : voir page projet
Tutoriel gravure PCB maison : Instructables

Moniteur portable température/humidité Arduino avec LCD 16x2 Contrôleur fer à souder Hakko 907 v2 : Projet Arduino DIY

Processus de fabrication

impression en 3D

Système de contrôle d'automatisation

Technologie industrielle