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  • 立创电赛展:《便携式数控电源烙铁》,参赛赢2万现金!

  • 2024-06-17 11:12:13 阅读量:3266

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为了给大家些创作灵感,今天带来第八届立创电赛特等奖项目《便携式数控电源烙铁》案例分享!本文作者:瑞萨MCU杯第八届立创电子设计开源大赛选手@ezj2008禁止商用,未经许可禁止转载

 

1、项目功能介绍

  

 

情景一:作为业余电子爱好者,工作台设置在家里,电脑,示波器,数控电源,电烙铁,万用表等等等,各种设备挤满了工作台。

情景二:出差的时候,如需要现场调试,各种仪器设备工具背一大堆,背包快撑爆了,却不一定能带齐所有的工具。

硬件工程师的最大理想:一只背包走天涯,不管在哪里,摊开背包可以工作,收起背包可以享受生活。

 

数控电源和电烙铁,工程师最常用的工具,必须小型化,迷你化,于是就有了本项目,有想法,就得有指标:

1.1. 体积必须小:长160mm,宽50mm,高21mm

1.2. 必须有颜值:能上铝合金的地方,坚决不要塑料,铝合金外壳,铝合金滚轮。面板要丰富又要便宜,立创的黑色PCB是最佳选择。

1.3. 当前流行的氮化镓PD快充可以利用上,作为前级电源,便携,安全,和笔记本电脑通用,一套电源通吃。

1.4. 其他附带:大尺寸彩屏,触摸按键,USB升级固件等等

 

 

2、硬件部分

硬件整体框图如下:

 

4.1. 输入有两种选择,PD快充输入20V,DC外部输入30V,在输入端,设置保护电路(防反接,放尖峰电压),然后为分别为数控电源和电烙铁电路供电,通过单片机控制相应功能的启用和停止(数控电源和电烙铁不可同时使用)

PD诱骗电路如下,采用CH224K,此处注意,R60,R61为应考虑功率和散热。

 

 

 

防反接电路如下,一个mos简单搞定

 

4.2. 数控电源采用BUCK降压电路,TL494/KA7500作为电源主控,通过单片机产生PWM并两级RC滤波后,作为DAC控制输出电压和电流,单片机12位ADC采样,实时监控显示输出电压电流。

 

主BUCK电路如下,驱动开关可以使用MOS管,也可以采用大功率三极管,做好散热即可,使用继电器是为了充电时,防止输入断电,电池反充

 

单片机STC8H

TL494及周边

辅助电源

硬件方式防止MOS直通后对输出的影响

 

PWM二阶滤波后ADC

T12电烙铁温度采集

T12电烙铁驱动

 

 

 

3、软件部分

 

软件部分主要分3大块进行设计,分别为:

 

5.1 数控电源部分:

①由单片机产生PWM,通过调整占空比输出,进而转化为DAC,使用单片机自带的PWM功能,选择2个独立输出通道,分别用于输出电压和电流的基准。由于PWM输出的位数(精度)和频率不可兼得,故设定PWM的位数为12位,即最大值为4095。通过示波器观察,此精度下,输入DAC平滑,适合作为基准使用。②采用单片机自带的ADC功能,用于采集实时电压值和电流值,并显示出来。单片机ADC位数为12位,通过硬件滤波后,再进行软件滤波(采集12组数据,通过冒泡排序,去掉4组最小值和4组最大值,取中间4组数值求平均),减小数值跳动。③由于采用基准设计(可校准),故输出的PWM和采集到的ADC值,都需要通过与基准数据进行插值计算,以保证绝对的输出精度。基准数据设定为8组,每个基准数据均可以自定义。④其他的一些计算,比如功率计算,输入电压获取等。

 

5.2 电烙铁部分:

电烙铁部分主要有① PID加热算法,软件设定每个加热周期为200ms,单次加热最小时间2ms,这样可以加热的次数为100次,通过PID计算得到每个加热周期内需要加热的次数,类似PWM控制,以准确快速控温,在每个加热周期结束后,进行测温和下一个加热周期中加热数量的计算。② 实时温度采集,同样采用单片机自带ADC进行温度采集,由于电烙铁功能对绝对温度要求不是太高,目前温度采用模糊温度(近视算法),日后可以通过校准基准温度的方式来实现精准温度。③电烙铁其他逻辑,主要为电烙铁定义一个倒计时时钟,以实现自动休眠,自动关机等功能。

 

5.3 系统设置部分:

系统设置总共分3部分:① 仪器校准,通过外部仪器进行电压和电流校准,即确定一个基准点,通过调节DAC输出,使万用表显示的数值和基准点吻合,然后记录此时的DAC和ADC值,作为参考基准点,其余数值在基准点之间插值计算。②输入校准,主要用于已通过仪器进行校准过,并保留校准数据。因设备刷机或者其他原因导致的基准数据丢失情况下,恢复基准数据。③ 默认设置,主要设置一些个性化的设定,比如默认开机电压电流,默认开机烙铁温度,休眠温度,默认休眠时间,关机时间等设定,使设备更好的提供个性化服务。

 

4、BOM清单

 

 

  

热门物料
型号
价格
GD32F103ZET6/单片机(MCU/MPU/SOC) 14.02
UMK325AB7106KM-P/贴片电容(MLCC) 0.409487
EMK316BBJ476ML-T/贴片电容(MLCC) 0.6439
NFM18PC104R1C3D/馈通电容滤波器 0.171
GRM31CR61A107MEA8L/贴片电容(MLCC) 0.58
GRM32ER71J106KA12L/贴片电容(MLCC) 1.15
SM06B-GHS-TB(LF)(SN)/线对板针座 0.5651
GAQY212GSX/固态继电器(MOS输出) 1.79
FD6288T/栅极驱动芯片 1.88
TMS320F28335PGFA/单片机(MCU/MPU/SOC) 46.77
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