
平民焊台 烙铁风枪二合一T12与858D
简介
低成本材料购买建议,修改自红豆的焊台工程,启发于原作者Alexander,本工程已验证。
简介:低成本材料购买建议,修改自红豆的焊台工程,启发于原作者Alexander,本工程已验证。开源协议
:GPL 3.0
描述
原理图修改自红豆的焊台工程,启发于原作者Alexander的焊台项目,本工程已验证。
原作者源码地址:https://github.com/sfrwmaker/F1-T12-858D
本工程介绍并非细致入微,请大量参阅其他同样复刻原作者Alexander工程的项目。
内含220V高压,极度危险,请评估好自身能力!规范焊接,手别乱摸,工具摆好,本工程仅供参考,且并非绝对标准,任何仿制若造成人身安全或财产的损失,后果自负!
更新日志:
23/8/30:新增了适用于88*38尺寸铝壳的高压板和前后面板,高压板和航插头都放置在壳子背面了,高压板的设计更加通用,应该能适用于别的很多壳子。
另外旋转编码器独立出来了,这个板子没有验证,谨慎打板。
23/7/31: 第一次更新,所有板子都打样回来了,航插头开孔尺寸完全不对,用别人画的封装前还是要好好检查最好,GX16-8P的话还是能插得进去的,但是特别紧,增大0.2mm。
GX16-5P就完全不对了,立创上面公开的没一个对的,还是赖我没有检查好,用钳子加工一下勉强可以安装上,我现已将开孔增大至2.5mm,应该能安装上了,如果你改成GX12的插孔,请一定一定检查好。
现在我留的余量都比别人画的封装大,比较适合本工程的情况
本工程的基石是来自于Alexander的stm32焊台项目,站内有许多其他工程也是如此,我们之间的电路基本是雷同的,但基于我自身的情况进行了修改,所以不要直接打板,肯定不适用于你的情况,我会在下面解释为什么,打样前一定要看好原理图。
本工程分为高压板,低压板,前面板,后面板。
本工程也包含原理分析,也将在下面讲解,同时原理图中包含许多注释,也可以看看。
附言:Alexander应该是一个富有耐心且乐于分享的人,貌似来自于俄罗斯,他发布了许多开源硬件的文章,本工程就来自于其中一篇,我看了他的文章有许多收获,他在每篇文章下面的评论区中详细地回复了每个人的提问,我建议各位也都能去看看他作出的回复,也许会有收获,另外,他本人最近也发布了同时支持JBC与T12烙铁的焊台,对此感兴趣的朋友可以去了解一下,基本原理是相同的,但我只想用T12烙铁,所以选择了他发布比较久的T12方案。
原理解析:
本工程使用STM32F103C8T6单片机进行控制(可以使用国产同型号替代)
构建本工程需要一个AC-DC电源模块,输入电压220V,输出电压24V,额定电流最好在3A以上。
烙铁与风扇驱动:
24V电源用于给T12烙铁供电(24V输入且大电流),以及给风枪的风扇供电(24V输入且小电流),这两者都通过STM32单片机控制,单片机给PWM信号至三极管,三极管导通驱动P沟道MOS管导通,然后24V电流进入手柄中即实现驱动,这个过程是间歇性的,所以实际功率并不高,具体请看原理图。
STM32单片机供电:
24V电源也会输入到一个DC-DC24V转5V隔离电源模块(普通非隔离DC-DC也可以),输出非恒压的5V后再经过LDO(低压差线性稳压器)转换为3.3V,最终输入到STM32中为其供电。
(正常来说DC-DC隔离电源模块会将输入与输出两端完全隔离,包括地线,但本工程以及原作者的项目中都没有对地线进行隔离,所以24V与3.3V是共地的,一个原因是做不到,另一个原因是做到了也要耗费更多成本,原作者的解释是即使不完全隔离也能降低运放的噪声,本人的建议是无所谓隔离不隔离,你可以就用普通的非隔离DC-DC模块来为单片机供电,只要是稳压输出就行,价格很便宜也省事,也不需要自己再贴电容,用24V转5V再经过LDO转为3.3V,或者直接24V转3.3V就行)
T12烙铁测温控温原理:
(网络资料)T12只有正极和负极两条接线,能够测温是因为其内部可视为等效于发热丝与K型热电偶串联,当加热时不进行测温,停止加热时,用运算放大器放大并测量热电偶电动势,但实际测量到的温度是烙铁头温度+室温,所以要减去NTC热敏电阻测量到的环境温度。
最终通过测温构成恒温驱动。
运算放大器:
这部分用到了四个运放(也就是两个芯片),一个是人人都熟悉的LM358,另一个原作者使用了AD823,但这个运放太贵了,而且容易买到假货,本工程改用了GS8552,非常便宜,参考价格1.2元。
LM358用于测量烙铁与风扇的电流,要求的精度不高,可以实现烙铁头插入检测,建议选购能买到的最便宜的LM358,参考价格0.1元一片
GS8552用于测温,选购标准是单电源、双通道、轨至轨,低噪音,当然,还有便宜(没必要用太贵的)。
这里会用到两个采样电阻,分别将烙铁跟风扇的电流转换为电压信号进入运放,最后被单片机的ADC引脚接收。
程序交互与OLED:
用一个EC11旋转编码器来控制程序运行,可以左转右转,或是短按。
屏幕用到SD1306驱动的0.96 OLED屏幕,可以选择7线的SPI或是4线的I2C屏幕,程序优先寻找I2C的屏幕,而本工程则用的是SPI屏幕。
根据我的观察,貌似不同店铺0.96的屏幕模块,PCB尺寸不一定一样,我也是测量了我买到的屏幕的PCB尺寸,然后才确定了开孔的位置,请不要以我的工程内参数为准!
烙铁手柄接线:
烙铁共有5个接线项,必接的只有正负极,我给出的顺序不分先后,因为每个手柄的接线定义可能不一致,请自行确定:
- T12正极
- T12负极
- 大地(可选项)
- 干簧管或是震动开关(可选项,若没有则由软件控制)
- NTC热敏电阻(可选项,即环境温度,可以安装在控制板上而非手柄上)
控制烙铁开关的线路连接至T12负极,原工程的磁控与震动开关是二选一的,你可以自行修改。
震动开关的逻辑是这样的:无论是否上下颠倒,当开关状态发生变化时,重置程序进入低功率状态的超时计时。
而磁控开关(干簧管)的逻辑是这样的:运行时是开路状态,当开关闭合时(受到磁铁影响)进入低功率状态。
这些硬件开关都是可选的,可由软件开启或关闭,能被软件完全控制开关状态。
本工程用到的航插头是GX16-5P的,这不是一个常规的尺寸,大家的航插头一般都是GX12-5P,尺寸差挺多。
我用这个尺寸主要是因为我买的手柄线太粗了,根本塞不进去GX12,建议你将GX16修改为GX12。
风枪手柄接线:
858D热风枪有8个接线项,不同店家售卖的风枪线序大概率是不一样的,请你自己确定好线序。
- AC发热丝
- AC发热丝
- 热电偶
- GND
- 磁控开关
- 风扇正
- 风扇负
- 大地
风枪所用的航插头是GX16-8P。
风枪驱动原理:
如上面所写,风枪涉及的电源部分接线就4个,两个发热丝接线,和风扇的正负极。
风枪中的发热丝是接220V交流电的,而风扇则是通过24V的电压驱动,两者是独立的系统。
也只有这部分用到220V,要从AC-DC电源模块中将输入部分飞线过来。
风枪发热丝的驱动单独放置在高压板,包含两个光耦和一个双向可控硅。
首先是先用4N25光耦组成一个交流电过零检测电路,当交流电过零时,将会给单片机PA12引脚产生一个信号,而PA12配置为一个定时器,接受外部时钟信号来计数,即过零信号=时钟信号。
之后单片机驱动MOC3052光耦导通(本工程使用MOC3023,导通条件不一样),进而打开双向可控硅,因此发热丝开始加热,发热丝的功率由0-99的占空比值决定,这也与前面的过零检测电路息息相关。
过零检测的电路需要一个整流桥,理论上可以使用自带过零检测的光耦,这样可以去掉一部分电路,像MOC306X,MOC304X,但必须要修改程序源代码。
另外,原工程使用了一个继电器,程序上会自动管理继电器的开关,从而使风枪在不工作时处于安全状态,这个继电器也是一个可选项。
组装过程
电源部分:
由于我手上有一块笔记本电源适配器长期闲置,因此就萌生了用其制作焊台的想法,这一步就能节省几十块。
如图所示,这是我的电源适配器,功率很足,但有一个问题就是输出电压不足24V。
为了能够更好地驱动烙铁,需要先修改这个电源的输出电压。
第一步是拆开外壳,根据网上的经验,这种外壳大多数都是超声波焊接,根本不存在完全无损的拆解方法。
大多数人选择用毛巾包裹住然后猛砸,这样容易不小心砸坏某些元件。
因为我手上有个手持电磨机,可以装锯片,我就直接沿着缝把它锯开了。
一般侧边是金属壳包裹着,直接切就行,而切割头尾时要小心不要锯到电容。
如果你没有这样的手持电磨机,可以用一个刀片对着缝隙,然后用锤子砸,或者直接用菜刀切。
切开后第二步是找到这个电源的方案,从高压区和低压区中找到芯片上的丝印,再从网上搜索,我的这个电源的方案是TEA1716T+AP4310,根据网络上找到的原理图,反馈电阻从AP4310那修改。
我先测量原电阻的阻值,然后调好可调电阻再焊接上去,之后慢慢拧就行,直到电压达到想要的数值,然后再拆下可调电阻测量一下阻值,最终计算出用一个200k电阻和一个162k电阻并联即可达到我需要的阻值。
这途中还遇见了过压保护的问题,电压调好后重新插拔无法启动,需要从TEA1716T那修改,芯片的5脚SNSOUT是过压保护,修改电阻即可
过压保护改好后上电没问题,但上了负载又出现了无限重启的问题,不知道是触发了哪里的保护,于是我挨个脚测量电压,发现TEA1716T的21脚SNSFB上负载后电压超过了正常值,触发了保护重启。
这个脚接的是光耦的反馈,将低压区光耦的电阻调大一点后一切终于正常了。
至此改好一个烙铁电源。
因为每个人的电源适配器不一样,我就不再细说了,网上资料很多。
如果你没有闲置的电源适配器,那么直接买个AC-DC模块就行,也没有很贵。
外壳:
由于我的电源适配器太长了,想找到合适的外壳装进去不容易,我最终购买了上图的塑料外壳,它是由上下盖和前后面板组成的,根本就是为了焊台而生的,只花了5元,很经济实惠,前后面板完全可以用立创打样出来。
如果你选用的是一般的AC-DC电源模块,尺寸会比较小,很轻易就能放进寻常88*38的盒子里。
我的这个外壳不是最优解,但是是最便宜的,它太大了,导致前后面板的打样需要由多块拼接起来,如果我的电源部分没有那么巨型就好了。
如果你想购买,可以识图搜索,我不提供店铺名,仅以此提供购买参考。
我购买的是190*120*60的尺寸,能放进我的电源,但面板打样会超尺寸,这个尺寸是最大的外形尺寸,内部能放的空间会小得多,长度大概小20mm,请自己多测量计算。
安装:
我所设计的PCB板测量了这个外壳的数据,我的最终组装计划是这样的:
前后面板开孔由立创打样,屏幕贴在前面板上,高压板(带航插头和旋钮)用螺丝固定在前面板上,然后低压板随意放置。
最终成本核算
下面的价格都是算上邮费的价格,另外建议你看看你的淘宝签到红包,有些人有4块钱的红包,买一些零散的东西比如航插头,继电器,最终到手价格非常便宜,一套1块钱不到,如果你没有签到红包就只能原价买,也不用担心,不会贵多少钱。
最终成本从零买到齐全,必定不超过100元。
电源:不要钱,如果从淘宝购买一个T12电源,价格从8元到30元都有得选择,但我本人并未实际购买使用过,请自己评估,只需要24V3A以上。
风枪手柄:我是从闲鱼淘的,30块钱,在淘宝上面有卖组装好的或是单独的配件出售,价格从35元起跳,不超过50元一定能拿下,每家线序一定是不同的,请确认好。
烙铁手柄:我直接从之前用的T12手柄修改,也是没花钱,如果你没有一个可用的手柄,请参考价格购买,外壳5元起,带烙铁支架以及热敏电阻和震动开关的9元起。
烙铁支架还是不要自己打样了,因为支架与烙铁头之间的连接器,也就是弹片比较贵,没有散卖的,我还想用铍青铜,但那个更贵,如果你选择自己打样,但是没有弹片,你可以用回形针试试,有的人用保险丝座(一个金属夹)加上老虎钳做出合适的形状也能用。
直接买烙铁线材不便宜,我建议你自己买散线焊上,要求是硅胶线(可耐高温且柔软),4芯(热敏电阻装控制板上)或者5芯(热敏电阻装手柄上),尺寸0.3平方可以兼容GX12-5P的航插头,但我用的是0.5平方,尺寸过大,只能装进GX16-5P的航插头,建议你用0.3平方即可。
为了防止焊上航插头后线与线之间短路,你还要准备个小热缩管。
价格便宜,参考价格4元一米,5芯的会贵几块钱。
外壳:如上面介绍的那样,巨便宜,用小的AC-DC电源的话,可以买3块钱那款,这个貌似是公模,很多家都有,价格不一。
运算放大器:AD823十块钱一个且容易有假货,SGM8552其实也才3块钱,但GS8552更便宜,只要一块二包邮,LM358等于不要钱。
继电器:RTE24024不用签到红包的话4块钱,这个型号能隔绝零火线,实际只需要控制火线即可,所以可以换用一块钱一个的继电器。
烙铁驱动MOS管:原版用了IRF9540,价格也不便宜,需要用两片,一个两块多,我找到一个便宜的型号是APM4953,参数貌似合适,但具体的不清楚,在一些店里只要0.1元一个,等于不要钱,立省100%。
OLED屏幕:用的签到红包7块钱买的。
单片机:这个型号(STM32F103C8T6)极度泛滥,你可以用非常便宜的价格买到,我花了0.5元,你还可以买国产的GD32,APM32这些。
24V转5V隔离DC-DC:4块钱以内就能买到,如果你换用普通的DC-DC模块,那也是差不多这个价格。
板间连接:我用的全是XH2.54的2P接口,不需要买不同的接口,直接飞线也可以,普通的信号线也可以直接焊上排针,然后用2.54mm的杜邦线连接。
注意电源线的粗细,一般XH2.54的线都不是很粗,你可以飞线,会好点。
最后附上购买清单以供参考(不全):
由于价格太低,凑了很长时间,一度达不到免运费的门槛。
设计图

BOM


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