制作国外开源基于STM32热风枪T12焊台

最近闲得无聊,看着家里的老式国产936焊台超级不顺眼。那就自己做一个T12白光焊台吧!网上找了半天也没找到开源的代码,最后找到国外一个开源作品,而且是热风枪和焊台一体化的。非常感谢原作者的开源项目,就整这个了!

  • 链接:https://www.hackster.io/sfrwmaker/stm32-based-soldering-and-rework-station-e3955b
    github:https://github.com/sfrwmaker/F1-T12-858D

  • 原理图如下:


    stm32_t12858d_w_relay_TgTdHUeyxH.jpg
  • 原理图修改
    在系统电源部分原作者推荐使用DC-DC降压隔离电源模块给MCU和模拟电路供电,说是能有效减小ADC采样噪声。不可否认,这样控制噪声有是部分效果的,但并不值得推荐。原因是其中GND没有隔离,数字和模拟电路也没有分离设计,电源噪声并不能控制在很低的水平,成本还很高。
    调整使用MP2451(JW5026可以兼容)DC-DC芯片将24V降压为5V输出,MUC数字电路电源使用LDO AMS1117-3.3供电,运放模拟电路部分使用低噪声LDO BL9198-3.3单独供电,模数地分别单独走线,最后在电源端单点连接,这样才能真正有效降低电源噪声。
    原图纸上是采集并放大R9上的电压来测量通过T12焊咀上的电流,但航插接口图纸上把T12焊咀负极直接短接到GND了,根本就无法实现这个功能。


    手柄接线图.png

屏幕使用1.3寸OLED屏幕,I2C接口,直接集成到控制板上。
三极管驱动部分增加了下拉保护电阻。原图纸上没有STM32的时钟/复位/调试电路,都要加上。
轨到轨的高精密低噪声运放用的一颗OPA2340,MOSFET是NTD2955。
后期画PCB板时发现热风枪电路的分立器件太占位置,于是把焊台电路和热风枪电路分开成两块板进行设计。

  • 修改后焊台原理图如下(下图有错误,信号输入保护的稳压二极管应放在10K电阻后):


    T12_pow.png
T12_stm32.png
  • 修改后拆焊台原理图如下:


    gun_sch.png

先上淘宝采购手柄、焊咀等配件


手柄配件.png
  • 外壳和电源
    翻箱倒柜找到一个铝型材外壳,比较有质感,比划着纯手工制作前后亚克力面板,电钻加锉刀。
    顺便也找到一个淘汰的笔记本电源适配器18.5V/3.5A,拆开发现有反馈电压调节电位器,可以调整输出电压到20.5V。T12焊咀内部是8欧姆的发热丝,20V电压可以达到2.5A电流,50W功率,可以接受。
    适配器整体粘接到外壳内,并焊接AC三合一插座。


    前后面板.png
外壳.png
  • PCB制图
    焊台PCB尺寸对照着白菜白光的焊台前面板尺寸,可以直接买成品机箱,要在这个尺寸下增加一个运放和OLED驱动电路而且要使用0603封装的容阻器件方便自己手工焊接,布板费了不少脑细胞。
    本着有什么用什么的原则,找到一个带散热器的10A输出全桥,可控硅也能用这个散热器,按照散热器形状绘制热风拆焊台PCB,并简化LED指示电路部分。


    成品面板.png
尺寸.png

PCB样板加工:


PCB1.png
PCB2.png

pcb6.png
  • 焊接及电路调试过程
    PCB板先焊接DC-DC电源部分上电看输出电压是否正常,第一次上电电流异常,JW5026报废一颗。估计是106的输入电容大了些频率跟不上。调整输入电容值到475并更换JW5026,再次上电,电压输出正常。
    接着焊接其它元器件,测量没有短路后,上电刷入固件,屏幕有输出显示。断电再上电,没显示了。晕倒!
    测量时钟晶振,频率正常,短接STM32的复位电容,有显示了。把复位电容调整到106,反复上电均正常。
    原因应该是STM32的数字电路和模拟供电是分开供电,上电时间不同步,要加大复位电容延长启动复位时间。
pcb3.png
pcb4.png
pcb5.png

pcb7.png
  • 整机装配
    焊台PCB上的接口航插要先安装在前面板上后才能焊接,装配时发现可调电位器和航插的紧固螺母有干涉,要调整到反面,旋转编码器焊接后才能焊蜂鸣器。
    热风拆焊航插接口放在后面的面板上,涉及到220V交流电这块接线必须正确,金属外壳要接地。


    装配1.png
装配2.png
  • ADC范围校准
    按照定义做好焊咀手柄,连接T12焊咀航插和热风拆焊手柄航插。上电后温度异常先不用管,准备一个热电偶温度计,按照原链接文档要求,调整T12焊咀和热风拆焊温度传感器信号的运放增益电位器。
    进入菜单tune iron项,进行ADC范围校准,调整运放增益电位器控制输出功率控制焊咀温度在450度(用热电偶温度计测量),长按旋转编码器2s确定。
    R19临时替换为500K可调电阻,进入gun菜单中的tune gun项进行ADC范围校准,调整运放增益电位器控制输出功率控制焊咀温度在500度,长按旋转编码器2s确定,完成后校准后测量可调电阻值,换回固定电阻。
  • 焊咀温度校准
    进入菜单calibrate tip项,进行自动校准模式,控制器将温度保持在校准点附近,并要求输入实际烙铁头温度。首先,轻按编码器开启电源,焊咀开始加热。当达到参考温度时,控制器发出蜂鸣声表示准备好读取实际温度值。通过外部温度计的热电偶检查焊咀温度,然后旋转编码器手柄将此温度输入控制器,按下编码器。控制器继续下一个参考点。当输入所有8个参考点的温度或实际温度大于430摄氏度时,此校准过程结束。
  • 热风拆焊温度校准:
    进入gun菜单中的calibrate gun项,按下编码器开始校准,分别有200度,300度,400度,500度,四个温度点校准,调整旋转编码器控制出风温度稳定在第一个温度点200度,按下编码器保存第一个校准点,再按一次编码器开始第二个2温度点300度的校准…… 以此类推,直到完成最后500度温度点的校准,长按编码器保存并退出菜单。


    调试1.png
调试2.png
调试3.png

重要说明:如果不使用热风拆焊手柄,请短接JP3。
后记:目前硬件PCB已更新到第二版,修复了稳压二极管bug,把oled显示屏独立出来,用双面板搞定设计。
原作者也发现了手柄原理图错误进行了修复。下周开源PCB设计图,大家直接去打样即可。
到现在一共DIY了3个设备,一个二合一,一个焊台,一个热风控制器,感觉自己有点傻了!哎!

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