DIY SMD 리워크 스테이션: 전문가급 PCB 리워크 툴 직접 제작

부품 및 소모품

아두이노 프로 미니 328 - 5V/16MHz	×	1
Adafruit 16x2 LCD (I2C 모듈 포함)	×	1
로터리 인코더 (푸시버튼 내장)	×	1
핫에어건 핸들 (858D 호환, K타입 열전대, 700W 230V 히터, 24V 팬)	×	1
핫에어건 홀더 + 노즐	×	1
BTA12-600B 트라이액	×	1
IRFZ44 MOSFET	×	1
MCP602 연산증폭기	×	1
MOC3052 옵토커플러 (트라이액 드라이버)	×	1
4N25 옵토커플러 (AC 위상 동기용)	×	1
브리지 정류기	×	1
부저	×	1
FR107 고속 정류 다이오드	×	1
커패시터 0.01µF 400V	×	1
커패시터 100nF	×	6
저항 39Ω, 33kΩ(2개), 330Ω, 220Ω, 1kΩ(3개), 470Ω, 500k 멀티턴 포텐셔미터, 10kΩ(3개)	×	각 1

필수 도구

• 납땜 인두
• 아두이노 IDE
• Autodesk Eagle (PCB 설계용)

프로젝트 소개

아두이노 기반으로 전문가급 핫에어 리워크 스테이션 컨트롤러를 직접 제작합니다. PID 알고리즘으로 온도를 정밀 제어하고, 절연된 트라이액 드라이버로 히터 전력을 조절합니다. 858D 호환 핸들(K타입 열전대, 700W 히터, 24V 팬)과 연동됩니다.

주요 특징

• PID 제어로 설정 온도 ±1~2°C 유지
• 로터리 인코더로 온도/팬 속도 직관적 조절
• I2C LCD로 설정/현재 온도, 팬 속도, 출력 전력, 상태 표시
• 리드 스위치로 핸들 거치 감지 → 자동 가열/냉각
• EEPROM에 캘리브레이션 데이터 및 설정 저장
• 3점 캘리브레이션 (200°C, 300°C, 400°C) 지원
• 튜닝 모드로 초기 설정 간소화
• 자동 냉각 팬 동작 (50°C 이하까지)

회로 구성 (3개 블록)

1. 인터페이스부

• I2C LCD (1602): GND↔GND, VCC↔5V, SDA↔A4, SCL↔A5
• 로터리 인코더: GND↔GND, SW↔D5, DT↔D3, CLK↔D4 (+5V 풀업은 내부 풀업 사용)

2. 센서부

• K타입 열전대 → MCP602 연산증폭기 (이득: 200k 멀티턴 포텐셔미터로 조정) → 아두이노 A0
• 리드 스위치 (핸들 거치 감지) → D8 (INPUT_PULLUP)

3. 제어부

• 팬 제어: MOSFET (IRFZ44) PWM 제어 (D9, 31.25kHz 고주파 PWM)
• 히터 제어: MOC3052(옵토커플드 다이액) + BTA12-600B 트라이액으로 AC 위상 제어
• 4N25 옵토커플러로 AC 파형 제로크로싱 동기화 (D2, 외부 인터럽트)
• 전파 정류 + 제너 다이오드로 저전압 DC 전원 생성

PCB 제작

회로가 복잡하므로 만능기판 대신 PCB 제작 권장. 이지이디에이(EasyEDA) 설계 파일 제공:

https://easyeda.com/ManojBR/harws1-1

JLCPCB 등에서 주문 가능.

펌웨어 구조 (주요 클래스)

CONFIG 클래스

EEPROM에 설정 저장/로드 (레코드 기반, 체크섬 검증, 웨어 레벨링)

HOTGUN_CFG 클래스

• 캘리브레이션 데이터 관리 (3점, 10비트씩 패킹)
• 내부 단위(0~1023) ↔ 섭씨 온도 변환 (선형 보간)
• 기본값: 200°C→587, 300°C→751, 400°C→850

PID 클래스

반복 공식 사용: Un = Un-1 + Kp*(Xn-1-Xn) + Ki*(Xs-Xn) + Kd*(Xn-2+Xn-2*Xn-1)

• 계수: Kp=50, Ki=16, Kd=50 (분모 2^11=2048로 스케일링)
• 온도 근접 시 반복 모드 전환으로 오버슈트 방지

HOTGUN 클래스 (핵심 제어)

• 모드: OFF, ON (PID 제어), FIXED (수동 전력), COOLING (강제 냉각)
• AC 반주기(100개 주기 = 1초 @ 50Hz) 단위로 트라이액 트리거
• 지수 이동 평균(EMA)으로 센서 노이즈 필터링
• 히스토리 버퍼로 온도/전력 분산 계산 → 안정성 판단

FastPWM_D9 클래스

타이머1 위상/주파수 보정 PWM 모드로 D9 핀 31.25kHz 고주파 팬 PWM 생성 (소음 제거)

설정 및 캘리브레이션 절차

1. 기본값 로드: 설정 메뉴 → "Reset Config" 실행
2. 튜닝 (Tune): 설정 메뉴 → Tune 선택 → 인코더로 전력 조절해 400°C 유지 → 멀티턴 포텐셔미터로 ADC 읽기값 900 근처 조정 → 길게 눌러 저장
3. 캘리브레이션 (Calibrate): 각 기준점(200/300/400°C) 선택 → 가열 완료 비프음 후 외부 온도계로 실온 측정 → 인코더로 실온 입력 → 저장
4. 저장 (Save): 설정 메뉴 → Save로 EEPROM에 영구 저장

⚠️ 중요 주의사항

펌웨어 업로드 시 컨트롤러를 콘센트에서 분리하세요. 팬용 비절연 전원 회로가 노트북 USB 포트를 손상시킬 수 있습니다.

라이브러리 의존성

• CommonControls (로터리 인코더 처리)
• Time (시간 관리)
• LiquidCrystal_I2C
• Wire, SPI, EEPROM (기본 내장)

GitHub 저장소

https://github.com/ManojBR105/ARDUINO-SMD-REWORK-STATION

동영상 데모

프로젝트 페이지에서 작동 영상 확인 가능. 코드 작성자 sfrwmaker님께 감사드립니다.