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标题: 烙铁四部曲之T12的那点事，白菜白光驱动分析和热偶的粗浅知识 [打印本页]
作者: jf201006 时间: 2023-4-21 11:37
标题: 烙铁四部曲之T12的那点事，白菜白光驱动分析和热偶的粗浅知识
前三部：
本帖内容：
一、白菜白光控制器（616）的原理
二、热电偶相关知识
三、T12使用的热电偶分度的验证
白菜白光，一般是使用白光FX951焊台的发热芯和一只运放组成的烙铁主体，外接一个24V的直流电源既可使用。
FX951的发热芯使用是发热单元、热电偶和导热头一体化的，加之使用单片机控制温度，所以控温精准、导热快，回温快。
当年使用淘汰下来的T12发热芯是当废品论斤卖的，直到某大神使用运放及PMOS控制发热芯的出现，因其简洁小巧俗称“一元钱板”，后被电子爱好者所青睐，因此T12的发热芯焕发了第二春。
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后又经各路大神不断改进，使用单片机控制，回归了应有的功能（控温精准，休眠等），而且还比原装的FX951便宜。
上以题外话，下面以616控制器的4.0版进行分析。
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一、白菜版（616）的原理
抄图如下：
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从左到右分为五个功能部分：温度设定、温度比较、滞回比较、驱动、开关。另外就是电源变换和指示
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（一）温度设定部分：
不同版本的616控制器的这部分是有些区别的，以4.0版本的为例说明。
通过R10、R9、R8和可调电位器RT组成的分夺网络，将5V电压时行分压，得到一个毫伏级的线性电压区域。
这部分电路可以通过三角形－星形变换进行等效后时行计算。
变换公式如下
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计算后，线性不错。当RT触点开路后，所得分压值为4.55mV，比较安全，烙铁头温度二百多度吧。
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（二）温度比较分部
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运放U1.A的端③脚通过电阻R5接到发热芯上，对串在加热单元的热偶进行采样。反相端②脚为温度设定值，当温度设定好后，运放U1.A会以此为参考进行比较，并在①脚输出（同相控制）信号。
当热电偶的电压值低于设定值时（如刚加电），②脚电平高于③脚电平，①脚输出低电平；
当热电偶的电压值高于设定值时（温度过高），②脚电平低于③脚电平，①脚输出高电平。
（三）滞回比较分部
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运放U1.B及R2组成滞回比较器，R3与R1分得固定电压（2.5V）给运放同相端⑤脚，作参考。R4与C1可以理解为一个积分电路，接运放的反相输入端⑥脚，此时，这个单元电路就相当于一个单稳电路，常（稳）态是⑤脚低于⑥脚，⑦输出低电平。
二极管D1是这个单元电路的输入端，其导通可以对C1放电，相当于一个触发信号，但是个低电平触发（不是下降沿）。
当输入一个低电平时，D1导通，C1通过D1放电，⑥脚电平下降，低于⑤脚固定电平时，⑦脚输出高电平；
当输入一个高电平时，D1截止，C1通过R4充电，⑥脚电平升高，高于⑤脚固定电平时，⑦脚输出低电平。
电阻R2是正反馈电阻，一个是使⑦脚输出的反转具有滞回，提高抗干扰能力；另一个也加速了反转过程。
（四）驱动部分
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由NPN三管Q1完成。
当输入高电平时，Q1导通，Q1的c极为低电平，电阻R7上有正向压降；
当输入低电平时，Q1截止，Q1的c极为高电平，电阻R7上没有压降。
（五）开关部分
Q2是一个P沟道的MOS管，Vgs为负值时才能导通，这个PMOS管的选择除了耐压和电流外，还要注意使用开启电压
较低的管子，若管子不能完全开启，则发热较为严重。
Q2的G极的S极接有电阻R7，所以：
当R7上有正向电压时（Q1导通），Q2的Vgs为负值，Q2导通，发热芯开始加热；
当R7上没有电压时（Q1截止），Q2的Vgs为零，Q2截止，发热芯停止加热。
（六）电源及指示部分
78L05将输入的加热发热芯的高电压（24V），稳定到5V，为运放提供电源，也为温度设定部分提供基准电压。
LEDG为绿色发光二极管，指示电源工作正常；LEDR，红色发光管指示正在进行加热。
（七）整个电路的控温过程
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a）当②>③时；①低；D1通；C1放电；⑤>⑥；⑦高；Q1通；Q2通；加热；C4充电。
b）当②<③时；①高；D1止；C1开始充电；⑤>⑥；⑦高；Q1通；Q2通；加热；C4充毕。
c）当②<③时；①高；D1止；C1达到固定值；⑤<⑥；⑦低；Q1止；Q2止；停止加热；C4放电。
当C4放电完毕时，若未达到设定温度时，将出现②>③，重复a、b、c；
若达到设定温度时，将停在c，等待发热芯温度下降，直至②>③的现出，进入到a。
些电路的核心就是间歇地对发热芯进行加热，在间歇期，利用不加热的时间对热偶进行采样，判断发热芯的温度。
电路中C4、R5决定加热间隔，C4从电源电压放电到热偶电压的时间就是加热间隔；C1、R5决定每次加热时长，C1从零电压充电到固定电压的时间，就是加热时间长度。
电容充放电时时间t=R*C*ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]，
其中：V1为电容放电最终的电压(理想设定为0V)；
V0为电容上初始电压；
Vt为t时刻时电容上的电压。
加热间隔就是C4从电源电压开始放电，放到热电偶的电压终止，设电源电压为24V，热偶电压为10mV。
以下为估算：
加热间隔估算t=R*C*ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]=10K*0.01u*ln[24V/10mV]=0.778mS；
加热时间估算T=200K*0.1u*ln(2.5V/0.7V)=71.4mS。
加热的间隔和每次加热的时长将决定升（回）温速度和控温的准确性。如果加热间隔很小、每次加热时间很长，则升（回）温速度加快；但加热时间太长就会控温不精确。有的电路是减小加热间隔上做改进，职在C4上并一个二极管，利用二极管的正向压降进行限幅，使③在加热时的电平钳位在一个较低的范围，这样，在加热间隔时，③可以很快回到热电偶的电平，从而缩短加热间隔。
设二极管正压降为0.7V，
加入钳位二极管后加热间隔：T=10K*0.01u*ln(0.7V/10mV)=0.425mS；
快了多少倍：ln(24V/10mV)/ln(0.7V/10mV)=1.83，将近两倍。就是说加热间隔缩短了约两倍。这样升（回）温的速度也快了不少。
网上另一种交流版电路：
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（八）这里顺便说一下白菜T12电源需求，由于其发热芯的直流阻抗为8欧姆，这就决定了其在不同直流电压下所需要的电流也是一定的，借一张图了解下：
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二、热电偶相关知识
热电偶，就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中将产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”，两种导体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。，这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect）。
热电偶回路中热电动势的大小，只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关，而与热电偶的形状尺寸无关。
根据热电动势与温度的函数关系，制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度表。主要按照性能分以下几种：S、R、B、N、K、E、J、T等几种分度号。其中S、R、B型电极中含有铂，是贵金属热电偶。
不同热电偶分度表：
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极性组成：
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SEEBECK系数
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热电偶修正
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常用的K型和N型分度表如下
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三、T12使用的热电偶是什么分度的？
以前也从没有注意过T12使用的是什么分度的热电偶，先进行一个测量，找到N年前的一个头子，磨去尖头，使更接近其热电偶。
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（一）外部加热测量
使用FX888焊台加热T12，
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当时的室温，
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30度时，热电偶电压为0.4V，表不行阿，
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测量了上升和下降
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结果：
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（二）自加热测量
又找来一个N年前买的616控制器，草草接上，
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用三只破表测量，
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两个热电偶尽量靠近，加上保温，
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整体情况，
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室温，
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测量时，出现了在加热时，采样超量程（中间的胜利表）的情况，很难抓到准确数据。
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过程中也给C4并联了二极管，
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话说，这个测量过和太虐人，数据肯定不准，因为设定电压也会变化，不是想像中的样子，加之环境、万用表的表笔线长、板子对表的阻抗、表带来的干扰等等，只能是个验证了。
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记录了一大堆，
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结果，
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从测量情况来看，接近N型热电偶，但又比N型热电偶的塞贝克系数小一点，不知使用了什么热电偶。
又或许是测量中有各种因素影响，根本不准确。
但是，616控制器设计设定的最低电压4.5与最高电压10.4对应测量出的T12头温度是200℃和450℃，计算出的SEEBECK系数是24uV/℃，比N型的（27 uV/℃）也是小的。
这个T12的发热芯还是捡回半条命，
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这里留个坑，看谁来踩
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616控制器就不上PDF版了
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这个周末虽然只休息一天，但还是
祝坛友们周末快乐！
作者: jpdd521 时间: 2023-4-21 11:50
非常详尽，厉害厉害。
作者: alangxl 时间: 2023-4-21 11:51
这个周末为什么只有一天？
作者: 苏州熊猫 时间: 2023-4-21 11:52
主要还是靠电路巧妙。
作者: qrut 时间: 2023-4-21 12:23
后排围观听课～
作者: msz09861 时间: 2023-4-21 12:27
认真学习中。等待授精华。
作者: wfzdm 时间: 2023-4-21 12:31
alangxl 发表于 2023-4-21 11:51
这个周末为什么只有一天？
调休啊，全国都调休啊，下一周五一假期
作者: aygcmy 时间: 2023-4-21 12:34
说的很详细，现在流行高频的了，在整个高频的出来科普一下
作者: mhtlov 时间: 2023-4-21 12:37
很系统啊
作者: aacyxjz 时间: 2023-4-21 12:54
极其牛掰哈哈
作者: 蝌蚪 时间: 2023-4-21 12:55
谢谢楼主，拆分的太仔细了，又增加了姿势量。
作者: squirrel1311 时间: 2023-4-21 13:04
有没有可以无脑入的T12焊台啊，价廉物美的那种，求推荐，谢谢
作者: aping365 时间: 2023-4-21 13:07
太详细了，辛苦辛苦！！
作者: 51522423 时间: 2023-4-21 13:17
太详细系统了，得慢慢看！
作者: 8139 时间: 2023-4-21 13:19
后排学习jf的长篇巨著，既然是系列剧，应该还有前传后传外传和番外篇吧？
作者: smz-j 时间: 2023-4-21 13:31
坐看大神的精彩帖子。
作者: lichuang1005 时间: 2023-4-21 13:35
616属实大神了，巧妙的很，用起来也还行。
作者: look_99 时间: 2023-4-21 13:53
谈经论道 ， 吃准吃透， 重在实践。。。。
作者: zhee123321 时间: 2023-4-21 14:07
很是详实，思路清晰，对我有很大的指导作用，感谢楼主
作者: coverme 时间: 2023-4-21 14:42
功夫够深啊
作者: 3168216671 时间: 2023-4-21 14:44
认真学习，谢谢楼主分享
作者: 兔包公 时间: 2023-4-21 14:47
没空看完…先收藏起来…优秀
作者: ygz0088 时间: 2023-4-21 15:00
占个位置围观一下
作者: jbm1 时间: 2023-4-21 15:01
后排围观听课～
作者: 98078 时间: 2023-4-21 15:13
616不行，元器件缩水，而且没细调过，正版的是一分钱白光控制板，那才是95%原厂的享受，对着烙铁头用嘴一吹，迅速补偿温度跌落，红色指示灯快速闪烁，616我试过，吹过后都没反应，回温差！
作者: 家有开心果 时间: 2023-4-21 15:20
分析的真到位，花了不少心思。交流版只是用到变压器整流了，不是真正的交流到加热芯的，没用到可控硅。
现在感觉DIY的太少了，都没多少人玩了。
作者: 爱家 时间: 2023-4-21 15:35
大神的精彩帖子
作者: claim 时间: 2023-4-21 15:39
太专业了，膜拜
作者: kkkuser 时间: 2023-4-21 16:06
所以，
我还是没看懂
作者: wjf1234799 时间: 2023-4-21 16:22
还没弄白光呢，有时间琢磨一个！
作者: 石墨 时间: 2023-4-21 16:53
又理论分析又试验拍照，洋洋洒洒长篇巨著
楼主和焊台干上了
作者: spmk 时间: 2023-4-21 17:16
太长，先收藏再看
作者: lingyer1 时间: 2023-4-21 19:40
来晚了，先打卡再慢慢学习
作者: snowrose2000 时间: 2023-4-21 19:43
太详细了！留个记号！
作者: xjmar 时间: 2023-4-21 20:36
谢谢科普，讲解的真详细。
作者: 大姆指的小窝 时间: 2023-4-21 21:03
说的很详细
作者: hhkfdc 时间: 2023-4-21 23:41
讲的很详细，谢谢。
作者: moontree 时间: 2023-4-22 00:02
好资料，收藏了。
作者: kkdkj 时间: 2023-4-22 00:56
牛！大师讲得真好
作者: sunjun1989 时间: 2023-4-22 06:32
有套件吗。
作者: 永闯沙滩 时间: 2023-4-22 06:48
功夫够深啊。
作者: mushuiche 时间: 2023-4-22 07:12
至今还没用上数显的
作者: win2003sp2 时间: 2023-4-22 07:17
来努努学习一下
作者: 狮子968 时间: 2023-4-22 07:37
20元一个根的刀头就离谱，还好找到了6块一根的
作者: bg4ifm 时间: 2023-4-22 07:42
理论技术分析大神，耐心细致，顶。
作者: 林桥水mp4 时间: 2023-4-22 08:23
厉害，数据很详细。
作者: lishibai 时间: 2023-4-22 08:49
616是我第一个白光
作者: 好人多 时间: 2023-4-22 09:46
好帖子 只用过616还没有见过分析这样彻底的
作者: babybug 时间: 2023-4-22 10:06
太详细了，一点一点的测温度，整理图片，有耐心
作者: babybug 时间: 2023-4-22 10:07
自己做了几个T12的控制板，自以为很了解了，真没想到楼主这么下功夫，佩服
作者: wlhcq 时间: 2023-4-22 10:16
分析的很到位，大神再分析个开关部分采用NMOS管的。
作者: ccbw 时间: 2023-4-22 10:27
电路巧妙，高手讲解得很有水平。
作者: 兰陵 时间: 2023-4-22 11:36
收藏学习下！
作者: sjh_7366 时间: 2023-4-22 12:07
没玩过，学习学习。现在用的是高频的
作者: 南飞 时间: 2023-4-22 12:11
花了不少时间吧？
作者: goodday123 时间: 2023-4-22 15:16
这个帖子堪称从入门到精通，楼主辛苦了
作者: x067 时间: 2023-4-22 16:13
我有个烙铁头断了，但是可以用，复活头是有专门卖的吗？
作者: tmc422 时间: 2023-4-22 17:45
我的白光控制器都不好使了。通电烙铁头就红了。电压直接就全加到烙铁上了。我白光头现在直接用12V电源接上用。
作者: buyuliang 时间: 2023-4-22 18:32
这分析的用心了
作者: 幺幺 时间: 2023-4-22 19:19
非常厉害
作者: huowawa 时间: 2023-4-22 19:54
第一次接触到T12就是在这里，然后论坛里购了二手芯，买了616的套件做了控制板，用过后确实好用。自己拆焊个电路板玩也不用太精准的温度控制，做的套件控制板不小心烧坏了，仿照电路图自己做了几个插件的控，结合电子镇流器改的电源，一直在用
作者: 梦里见到你 时间: 2023-4-22 23:08
好！非常详尽，厉害厉害!
作者: 梦里见到你 时间: 2023-4-22 23:11
好！非常详尽，厉害厉害！
作者: 梦里见到你 时间: 2023-4-22 23:13
好！非常详尽，厉害厉害1
作者: liuhujlu 时间: 2023-4-23 08:42
资料详实，谢谢了！！思路清晰,楼主有才！！！
作者: huaziy2k 时间: 2023-4-23 08:50
牛人啊，我等只能仰望
作者: zhll0056 时间: 2023-4-23 09:49
详实，清晰，对我有很大的指导作用，感谢楼主
作者: x3159 时间: 2023-4-23 12:29
认真学习中。
作者: ljlun 时间: 2023-4-23 13:38
大婶分析得真详细，赞
作者: wslq 时间: 2023-4-23 14:29
太详细了感谢分享，学习了
作者: gl542400 时间: 2023-4-23 15:32
这是实操数据帝啊这么详细
作者: 黑背 时间: 2023-4-23 15:32
没想到热电偶还那么多学问。谢谢大神科普。。
作者: 吃烧饼喝三鹿 时间: 2023-4-23 15:34
哎
这周只放一天的假
不舒服啊不舒服
作者: jackenjoy 时间: 2023-4-23 16:28
难得的好课程，之前就一直想了解，这头就来了
作者: 月色清秋 时间: 2023-4-23 18:22
拆分的太仔细了，又增加了姿势量
作者: 如诗如画 时间: 2023-4-23 23:40
谢谢分享！学习一下。
作者: 大大大虫子 时间: 2023-4-24 07:09
态度严谨，向科学精神致敬！
作者: 510916 时间: 2023-4-24 08:41
谢谢分享！学习学习。
作者: hongo 时间: 2023-4-24 10:19
可以出书了！
作者: gtomljs 时间: 2023-4-24 17:25
这操作就很牛逼了 感觉复活头挺好的 不知道价格几何
作者: xiaopang 时间: 2023-4-24 19:37
非常详尽清晰。
作者: 曾小鱼 时间: 2023-4-24 20:58
学习了，感谢大神
作者: 酒师傅 时间: 2023-4-24 21:27
616属实大神了，巧妙的很，用起来也还行。
作者: vigour2005 时间: 2023-4-24 22:08
不错的知识。支持分享。
作者: kbh 时间: 2023-4-24 22:15
太专业了！我用616总感觉回温慢，按照你说的c4加二极管也没有多少提升，请问还有什么别的建议吗？
作者: sdyaonan 时间: 2023-4-25 11:21
讲的很详细好资料，收藏了。
作者: jf201006 时间: 2023-4-25 14:12
kbh 发表于 2023-4-24 22:15
太专业了！我用616总感觉回温慢，按照你说的c4加二极管也没有多少提升，请问还有什么别的建议吗？ ...
T12+616己经白菜了，不焊很大的焊点可以用的，除非是长尖头的，感觉回温慢，一般B头没什么大问题。当然要60W以上的24Ⅴ电源支撑。要是要求较高，那要重新设计电路了，采样加一级放大，提灵敏度。
作者: 一品佳 时间: 2023-4-25 15:55
专业级大神
作者: e.woods 时间: 2023-4-25 16:53
分析的很到位~楼主是个细心的人
作者: ilzeroo 时间: 2023-4-26 01:01
太厉害了！膜拜一下！
作者: yongshuo 时间: 2023-4-26 02:43
牛掰，太详细了
作者: yidaocn 时间: 2023-4-26 06:11
很详实，思路清晰，对我有很大的指导作用，感谢楼主。
作者: bigradio 时间: 2023-4-26 08:46
你牛逼，是我看见分析T12最好最详细的文章。
作者: 菜鸟GG 时间: 2023-4-26 10:47
厉害！！！
作者: huang7011 时间: 2023-4-26 17:50
楼主辛苦了
作者: 温力口 时间: 2023-4-27 17:08
大婶做了我曾经想做又没有做成的事。谢谢分享。
作者: 飞向狙沙 时间: 2023-4-27 17:27
个人一点不成熟的看法，不确定是否成立。
其实616小板不太适合用来搞T12,频率太低了，T12内部导线长距离悬空，加热闪灯时不确定是不是因为大电流导致两根线产生磁力，能听到哒哒的声音，两根导线频繁抖动，时间长了从内部就疲劳折断了，我用废过三个头，全是头部根上断路
作者: zoro 时间: 2023-4-28 11:36
膜拜这样的高手
作者: newnet1234 时间: 2023-4-28 12:03
资料翔实，解析到位。
T12烙铁头堪称经典，白菜板的自激式驱动没能把T12的性能充分发挥，导致很多人对T12烙铁产生了不够好的印象。
后面MCU版的T12性能有明显提升，功能也十分丰富。
作者: a23047 时间: 2023-4-28 17:27
谢谢大佬的详尽文章，慢慢学习。
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