这才是我的理想烙铁--O-Iron

欧大琛 2021-10-07 PM 2068℃ 6条

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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。

old_t12

iron

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

hardware_mw

硬件框架

hardware_hw

软件框架

hardware_fw

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。

sch

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)

pcb_layout_top

pcb_layout_bot

top_black

bottom_black

使用Keyshot 8进行渲染,看看PCB颜值。

renden

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。

pcb_stp

零件绘制

首先绘制一个T12烙铁头

T12

绘制T12保持架

T12_holder

绘制手柄底壳

shell_bottom

绘制手柄顶壳

shell_top

其他零件

other

装配

将PCB装入手柄底壳

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装配保持架

asm_step2

安装螺柱

asm_step3

安装T12烙铁头

asm_step4

安装固定套筒

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拧上螺帽

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安装上盖

asm_step7

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。

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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。

ui_home

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。

ui_icon

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。

2030

  • 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

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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

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「一键投喂 软糖/蛋糕/布丁/牛奶/冰阔乐!」

欧大琛

(๑>ڡ<)☆谢谢老板~

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评论啦~



已有 6 条评论


  1. talkingbeast

    和我构思的接近,看了正点原子的觉得太贵,找不到合适的打算自己做了;期待你的作品

    回复 2022-03-30 17:05
    1. 欧大琛 博主

      哈哈,自己做成本不一定低的,主要还是动手过程中学到的东西才是主要的,工作比较忙搞得慢,除开GUI,目前已经完成差不多80%的代码开发了

      回复 2022-04-02 16:43
  2. Rico

    坐等成果. T12端有需要放ESD Diode嗎?

    回复 2022-01-11 14:23
  3. 北风之言申

    大佬,感觉很完美,出样品后直接开放订购吧!!!

    回复 2021-12-18 19:00
  4. Roco

    完成后 可以申请购买嘛

    回复 2021-10-29 10:18
    1. 欧大琛 博主

      软硬件都会开源的,到时候可以自己做个哟。

      回复 2021-10-29 23:49