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[工仪] WY815P虽好, 但是成本还是不低, 试着弄个超级便宜的高频烙铁

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发表于 2021-6-8 00:26:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

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文宇经过3代的更新,疫情后 发布了WY815P高频二合一拆焊台,也就是这个:
image.png
很好用, 也很小巧。只是仍然没有达成我最初的想法, 也就是高频的白菜化, 这玩意做下来成本仍然不低。
当然, 对于极客来讲,一套的价格也许算不了什么,但对于新手,它的门槛还是较高;有坛友提醒我,志文,你这是不是忘了初心了, 初心是要白菜化呀。。
。。。。 然而,这玩意一套下来要便宜以目前的量的情况下,真难。。。订制件、单片机、屏、变压器啥都涨价。。。唯一能压缩的, 只有不值钱的志文的人力成本了。。


那是不是咱就弄不了便宜的高频了呢。当然不是 咱们接下来一步步尝试。


咱们先看下传统的快克203的电路实现:(借用网上的图片,非原创)
image.png
类似这个电路还有很多其它的变种,不得不说, 这个电路在20年前非常优秀,用当时能有的器件设计出来,非常棒。
电路中L1,作为Q3的电流源的同时,经过绕在同一磁芯上的L2向经D1整流后再经过U1稳压后向主驱动电路供电,刚上电时,主供电由R1经过C4储能启动。
接下来看看驱动部分。 CD4011的C部分与光耦一起组成开关控制部分,控制B组成的振荡器工作,经A D后驱动图腾柱Q1,Q2,然后驱动Q3,Q3的输出电容、C10,C7,L3,C9及手柄的线圈电感共同组成输出谐振回路。
温度测量部分:由R7及R5组成分压电路,抬升热电耦的输出电势,为啥要提升? 原因简单,LM324的输入失调电压理想值是2mV,最大7mV , 这意味着,如果不抬升热电耦的,K型热电偶需要温度可能要到170度左右时运放的输出才会有响应,所以, 这里电路上使用R7和R5分压且在R5上并联了1K的可调来对热电偶的零点进行调节。
经提升电势后的电压由324的一个单元进行同相放大,再经第二个单元二次可调放大 ,单元D接成跟随器,W 1用于调节跟随器的电压, 这个电压即为温度的设定参考值,这个电压再与C接成的比较器比较,输出驱动光藕去控制功率部分工作。
值得说明的是, 热电偶的输入部分有L1和C1,C2组成的滤波电路,这部分也非常重要,没有这个部分, 热电偶会感应到较大的高频信号,从而造成温度控制不正常。
整个电路设计行云流水,可能有坛友要问为了, 他为啥要用L1耦合L2为电路供电?其实,这个电路的妙的地方,这算很重要的一部分。
L1在工作时会储能,那么, 当振荡部分停止时,如果正好在L1电流储能状态时关闭驱动,这时L1会在Q3上产生很高的一个电压脉冲,这个脉冲甚至能超过400V,也就是有可能造成Q3击穿,而L1通过与L2的耦合,就能把这部分能量转移到供电D1之后的电容上去,有效的避免了这个问题。


当然,这个电路也存在相当多的问题,没有低电压、过电压保护,没有短路保护,当手柄感量发生改变量,功率也相应的发生变化,没有跟随。
电位器的调温方式使用起来需要相当多的经验成份。


*---------------------华丽现的分界线------------------*


接下来我们尝试做一个同样成本较低的改进版本,电路图随意画的,未整理:
image.png
考虑成本及实用性,这里使用SPI接口的1602屏。能够显示足够的内容,价格也便宜。很多坛友应该手头都有存货。


image.png
调节上,使用旋转编码器,这玩意没啥好说的,调节方便,效率高。


image.png
状态的指示,我们不可能经常去看屏,基本上设置完了后,就拿着烙铁干活了。 所以,带上蜂鸣器还是比较有必要的。


image.png image.png
温度的采样、冷端补偿与放大。我们同样使用了热电偶的电压抬升做法,不同的时,我们需要共地使用,所以,抬升的方式稍有不同。


image.png
基于当前单片机强大的功能,我们不再需要单独的振荡器及锁相器去驱动功率部分,由单片机直接生成互补PWM波,这个PWM的 相位 由电流采样反馈调节,让功率管仍然工作在零电压模式。U1是MOS管驱动器。D1D2实现单片机IO口与驱动的安全隔离。


image.png
功率输出部分,我们使用并联谐振,所以同样的咱们也需要一恒流源,这里因为绕制如上面实例的电感较为麻烦,我们没有使用辅助电感去泄放电感储能,它的能量泄放使用了简单可靠的DRC电路来钳位。
使用两只MOS管推挽来驱动谐振电路,把MOS管的发热分担开来。T1实现谐振、感抗匹配和隔离,这意味着不管你的供电是开关电源还是环变,烙铁与电源均是完全隔离的。 当然,有接地的条件下,将烙铁头的外钢管与地妥善连接是最好的选择。


image.png
供电部分,有太多的DC芯片可供选择,然而咱们的出发点很重要的一点还是 - 成本 。 所以, 这里选择了便宜够用的MC34063这一老芯片。


image.png image.png
单片机部分其实没啥值得一说的,普通的最小系统电路。细心的朋友可能看到上面全部引脚都有标号,这是因为懒。。。把图从其它部分拷过没有改。。。


好像漏了点什么 , 对了,MOS管的温度、电流、烙铁手柄参数发生改变的相关保护和补偿电路。在MOS管边上安装NTC热电偶,采集MOS管的温度,虽然整体设计追求便宜,但是,必要的保护还是需要有。
image.png


电流采样部分,这部分配合电压采样通过程序实现最大电流、功率 和 相位 的控制。
image.png


我们来看看完成品
image.jpg
image.jpg
image.png


整体尺寸较小,仅7.9*5.2cm,固定方面,旋转编码器螺丝与航插螺丝共同固定电路板到外壳上,适合的壳体范围较大,供电电压22-36V,使用开关电源或环变供电(需外整流桥)均可,当然完全可以使用电池供电,程序里有电池电压保护设定,输出功率峰值120W。带过热保护,带自启动散热风扇,适配普通203高频烙铁手柄。


程序上,可以设定休眠时间,休眠温度,关机时间,激活方式,电池电压范围,也开放了PID调节,增加了电路的可玩性。


至于为啥要用高频,原因很简单,性能优秀,价格便宜:1,烙铁头直接在涡流下升温,少了普通 内外热式绝缘材料带来的附加热阻,2,热电偶直接顶到烙铁头工作面内侧,加快了测温响应,3,最重要的是,这家伙烙铁头便宜,耐用。


这么一块高性能的高频驱动板下来40多块钱成本。相比一个带显示的T12都要50多来说,相信这个电路能让高频烙铁足够白菜了。 大家可以使劲造起来了。



志文,你不发布程序光在这发电路有个屁用?


。。。好像真是的。。。 其实不是啦, 我在等顶贴呢。。200楼附上固件。
(偷偷的告诉你, STM32的片子这会可能不便宜, 所以,也别急着造。。。。



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