Решил поделиться своей разработкой паяльника-ручки в формфакторе TS100.
Проект не спешный, разрабатывается по настроению вечерам.
Часть схемы была позаимствована от TS100, что то доработано, что то изменено, добавлено.
Паяльник на жалах SH72. Основные фишки:
Теоретически может питаться до 30В без изменений, выше - придется придется менять управляющий мосфет на более высоковольтный. Выше 35В придется менять схему DC-DC преобразователя, но т.к. по току он очень мало потребляет, то достаточно будет резистора со стабилитроном.
Процессор - самый распространенный от "синей таблетки". Был вариант поставить F401 от "черной таблетки", но т.к. у него корпус QFN48 с пятаком под процессором, то будут сложности с разводкой, т.к. места мало.
Гироскоп - MPU6050, очень распространенный, легко подключается, читается, практически не нужна обвязка.
Дисплей на текущей версии SSD1306 96x16. Тоже очень распространенный, с ним легко работать. Если места будет достаточно, то в следующей версии можно будет попробовать поставить 128x32.
Датчик тока ACS711. Сначала хотел делать через шунт, но решив не стал заморачиваться и сделал через датчик тока. Перебирал разные, но остановился на ACS711. Работает как от 3.3, так и от 5 В. В QFN корпусе очень компактный, скоростной, поэтому можно прямо в сигнале ШИМ замерять ток, а далее в зависимости от заполненности ШИМ вычислять средний ток. Также с датчиком тока можно будет замерять сопротивление жала, а т.к. у всех жал сопротивление обычно разное, то можно будет автоматически менять профиль калибровки при смене жала. Также можно ограничивать подаваемую мощность на жало.
Управление скорее всего будет кнопка+энкодер, но окончательно пока не решил, будет видно после окончательной разводки платы.
ШИМ скорее всего будет работать на частоте 50-100 Гц, этого более чем достаточно. Если делать 200-300 Гц и выше, то на низких/высоких значениях заполненности ШИМ не будет успевать срабатывать мосфет, т.к. используется однотактная схема. Чтобы избежать этого нужно ставить мосфет с более низкой емкостью затвора и уменьшать сопротивление R2 и R6, а это черевато их более сильным нагревом. Другой вариант - использовать двухтактную схему управления мосфетом, но это усложняет схему, а места мало.
Все значения (ток, температура) будут измеряться в середине тактов ШИМ, процессор позволяет выдавать такие прерывания. Чтобы этот способ хорошо работал нужно делать ограничение на минимальную и максимальную заполненность ШИМ сигнала, 3-5% думаю будет вполне достаточно.
Защита от переполюсовки собрана по стандартной схеме.
Бузер - просто чтобы было какое то извещение.
Все хозяйство планируется писать под FreeRTOS+HAL.
На схеме стоят некоторые элементы, сделаны как запасной вариант, если по первоначальной задумке не заработает.
R1, C3 у датчика тока если вариант с измерением тока с циклах ШИМ сигнала не сработает, с ними выходящий сигнал усредняется и подается на АЦП процессора.
C9 и C8 позволяют отказаться от управления нагревом через ШИМ, в этом случае мосфет будет работать только в ключевом режиме, а управление им будет осуществляться только наличием ШИМ сигнала. По такому принципу и работает TS100.
Некоторые номиналы придется подбирать уже на готовой плате. Например R19 - степень усиления с датчика температуры. R2, R6 можно будет поставить более низкого номинала для ускорения срабатывания мосфета. C28 скорее всего придется ставить значительно меньшей емкости, нужно в протеусе погонять.
На данный момент схема готова и разведена дополнительная плата на которой находится DC-DC преобразователь, гироскоп, бузер и дисплей. Размеры примерно 59x11 мм. Можно попробовать сделать покороче миллиметров на 8 если перенести гироскоп на другую сторону.
Основная часть платы пока в разводке. Основная очевидная проблема - мало места. На дополнительной плате все уместилось на двух слоях, но основную скорее всего придется делать четырехслойку.
Примерный будущий вид дополнительной платы:
Схема:
Проект не спешный, разрабатывается по настроению вечерам.
Часть схемы была позаимствована от TS100, что то доработано, что то изменено, добавлено.
Паяльник на жалах SH72. Основные фишки:
- Гироскоп.
- Датчик тока.
- Работает на шим, без пауз на измерение температуры жала и тока.
- Процессор STM32F103C8T6, такой же как и на распространенной "синей таблетке".
- Расчетное напряжение питания 12-24В.
- Защита от переполюсовки.
Теоретически может питаться до 30В без изменений, выше - придется придется менять управляющий мосфет на более высоковольтный. Выше 35В придется менять схему DC-DC преобразователя, но т.к. по току он очень мало потребляет, то достаточно будет резистора со стабилитроном.
Процессор - самый распространенный от "синей таблетки". Был вариант поставить F401 от "черной таблетки", но т.к. у него корпус QFN48 с пятаком под процессором, то будут сложности с разводкой, т.к. места мало.
Гироскоп - MPU6050, очень распространенный, легко подключается, читается, практически не нужна обвязка.
Дисплей на текущей версии SSD1306 96x16. Тоже очень распространенный, с ним легко работать. Если места будет достаточно, то в следующей версии можно будет попробовать поставить 128x32.
Датчик тока ACS711. Сначала хотел делать через шунт, но решив не стал заморачиваться и сделал через датчик тока. Перебирал разные, но остановился на ACS711. Работает как от 3.3, так и от 5 В. В QFN корпусе очень компактный, скоростной, поэтому можно прямо в сигнале ШИМ замерять ток, а далее в зависимости от заполненности ШИМ вычислять средний ток. Также с датчиком тока можно будет замерять сопротивление жала, а т.к. у всех жал сопротивление обычно разное, то можно будет автоматически менять профиль калибровки при смене жала. Также можно ограничивать подаваемую мощность на жало.
Управление скорее всего будет кнопка+энкодер, но окончательно пока не решил, будет видно после окончательной разводки платы.
ШИМ скорее всего будет работать на частоте 50-100 Гц, этого более чем достаточно. Если делать 200-300 Гц и выше, то на низких/высоких значениях заполненности ШИМ не будет успевать срабатывать мосфет, т.к. используется однотактная схема. Чтобы избежать этого нужно ставить мосфет с более низкой емкостью затвора и уменьшать сопротивление R2 и R6, а это черевато их более сильным нагревом. Другой вариант - использовать двухтактную схему управления мосфетом, но это усложняет схему, а места мало.
Все значения (ток, температура) будут измеряться в середине тактов ШИМ, процессор позволяет выдавать такие прерывания. Чтобы этот способ хорошо работал нужно делать ограничение на минимальную и максимальную заполненность ШИМ сигнала, 3-5% думаю будет вполне достаточно.
Защита от переполюсовки собрана по стандартной схеме.
Бузер - просто чтобы было какое то извещение.
Все хозяйство планируется писать под FreeRTOS+HAL.
На схеме стоят некоторые элементы, сделаны как запасной вариант, если по первоначальной задумке не заработает.
R1, C3 у датчика тока если вариант с измерением тока с циклах ШИМ сигнала не сработает, с ними выходящий сигнал усредняется и подается на АЦП процессора.
C9 и C8 позволяют отказаться от управления нагревом через ШИМ, в этом случае мосфет будет работать только в ключевом режиме, а управление им будет осуществляться только наличием ШИМ сигнала. По такому принципу и работает TS100.
Некоторые номиналы придется подбирать уже на готовой плате. Например R19 - степень усиления с датчика температуры. R2, R6 можно будет поставить более низкого номинала для ускорения срабатывания мосфета. C28 скорее всего придется ставить значительно меньшей емкости, нужно в протеусе погонять.
На данный момент схема готова и разведена дополнительная плата на которой находится DC-DC преобразователь, гироскоп, бузер и дисплей. Размеры примерно 59x11 мм. Можно попробовать сделать покороче миллиметров на 8 если перенести гироскоп на другую сторону.
Основная часть платы пока в разводке. Основная очевидная проблема - мало места. На дополнительной плате все уместилось на двух слоях, но основную скорее всего придется делать четырехслойку.
Примерный будущий вид дополнительной платы:
Схема:
Изменено: