这才是我的理想烙铁--O-Iron

前言

说起烙铁，大约在小学的时候就已经开始使用，虽然那时候对电子电路的理解只有正负极，但是也玩的不亦乐乎，不过那时候的烙铁给我的印象就是升温太慢了，每次使用都要等个好几分钟。后来上了大学、工作了接触了白光烙铁，那叫一个香啊，10s内就能到达目标温度，而且回温迅速，大片接地焊盘都不在话下，当然这些烙铁都非常贵，当时没啥钱的我实在买不起。再后来网上掀起了一股白菜白光的DIY热潮，各路大神把白光的价格拉下到2位数，于是2016年我以不到80元入手了一个简易白光烙铁，虽然简陋，没有休眠功能，无法自动关机，温度调节基本靠猜，但是出色的焊接能力还是让我觉得很香。不过这个使用了5年的烙铁最近开始出现了加热异常，接触不良，异响等问题，于是乎我打算结合多年使用烙铁总结的需求，设计一个我的理想烙铁。

梳理需求

有了想法自然是总结下个人在常年使用烙铁时遇到的痛点，并梳理出如下需求：

• 外观高颜值
• 小巧、便携
• 支持更换烙铁头
• 支持PD供电
• 实时温度显示的界面
• 支持相关参数设置（温度校准、加热策略自定义等）
• 支持快速调整温度
• 支持休眠与自动关机
• 支持提示音

框架设计

需求锁定了，接下来则是大致框架的设计，整个烙铁的制作涉及到机械设计，硬件设计以及软件开发，因此整体过程大致如下：

根据对市面上已有烙铁的外观结构分析，结合烙铁头的长度以及自己的审美，确定了烙铁手动的总体尺寸在直径17mm*170mm。

外观尺寸确定了，则内部PCB大小也基本确定，约为13mm*60mm，同时确定烙铁头保持架的尺寸约为13mm*110mm。

最后则是漫长的软件开发过程。

机械框架

硬件框架

软件框架

硬件设计

根据之前的评估，可以确定PCB的尺寸，因此先根据这个尺寸设计硬件，然后通过AD输出3D结构图至机械设计软件后进行更加细致的机械设计。

原理图设计

根据硬件框架进行原理图设计基本不会遗漏，整个过程还是相对简单顺利的。

PCB布局与Layout

由于PCB尺寸仅有13mm*60mm，同时还需要保障20V3A的过流能力，因此对布局与走线要求还是比较高的，原本打算采用4层板降低布线难度，可是考虑到打板成本，最后还是经过4次的重新布局布线在2层板上实现了所有走线。（感谢嘉立创给我白嫖打样）

使用Keyshot 8进行渲染，看看PCB颜值。

完成硬件设计则可以到处所需的3D STP数模了，后续机械设计则会根据该数模进行内部设计。

机械设计

根据硬件设计阶段导出的数模，我们就可以知道PCB上的元器件所占的高度了，这就使得我们在机械设计时能充分考虑他们的干涉问题。

零件绘制

首先绘制一个T12烙铁头

绘制T12保持架

绘制手柄底壳

绘制手柄顶壳

其他零件

装配

将PCB装入手柄底壳

装配保持架

安装螺柱

安装T12烙铁头

安装固定套筒

拧上螺帽

安装上盖

至此机械部分设计基本结束，当然目前的设计还有许多细节须要修改，待软件开发完成后会进行3D打印实验安装（我那落灰的3D打印机机不知道还能工作不），进一步优化手柄设计。

当然先使用Keyshot 8进行渲染，看看手柄颜值。

软件开发

软件开发主要包含GUI的移植与页面设计，按键框架的开发，其他BSP驱动的实现，温度控制PID的开发等。

GUI设计

GUI这里考虑了资源的占用，选择了lvgl，目前已经移植成功，核心骨架资源占用为80K ROM与13K RAM，由于页面代码还未全部开发完，资源还是非常紧张的。考虑到人机交互的舒适性，当前界面设计如下：

主页显示采用横屏模式，适合在焊接作业时的观看角度。

菜单页面采用竖屏显示，方便大拇指进行菜单选择时的观看角度。

按键框架

按键输入采用拨轮按键（早些年MP3中常常使用），按键支持上拨（CCW）、下拨（CW）、按压（PUSH）三种操作，由于按键较少，因此须要实现单击、双击、长按保持、长按连击等功能，以满足丰富的图形操作。

• 主页显示的情况下，单击上下拨单步调整整目标温度，长按上下拨快速调整目标温度。
• 主页显示的情况下，双击PUSH进入菜单界面。
• 菜单显示的情况下，单击上下拨单步选择不同菜单项，长按上下拨快速切换菜单项。
• 菜单显示的情况下，单击PUSH进入所选菜单项，长按PUSH退出。
• 其他界面情况下，均支持单击PUSH确定，长按PUSH退出。

BSP驱动

BSP相关主要包含GPIO、SPI、DMA、UART、ADC、TIMER、PWM等。

进度

目前硬件调试基本结束，相关BSP驱动基本调通，后期大量工作在软件逻辑上。

• 完成PCB打样
• PD 20V诱骗成功
• DC-DC 3.3V正常
• MCU正常
• 拨轮按键---封装画反了
• 震动开关正常
• 蜂鸣器正常
• T12热电偶测温正常
• T12PWM加热正常
• lvgl移植成功

后续内容

[ ] 完成按键框架
[ ] 完成页面设计
[ ] 完成参数读取保存功能
[ ] 完成PID温度控制
[ ] 完成温度校准功能
[ ] 完成休眠、关机机制