محطة لحام عكسية من الدرجة العالية

كان لدينا العديد من الصور للوحة الدائرة الرئيسية ، مقطع فيديو من YouTube مع أشكال موجية للجهد على استنزاف mosfets ، تعليق على المنتدى يسرد سعات المكثفات الرنانة ، بالإضافة إلى العديد من مقاطع الفيديو من التفريغ مع تصوير عملية التدفئة اللدغة. كان الفيديو مع قياس استهلاك الطاقة الذروة أثناء التسخين مصدر قلق خاص. لا يوجد شيء أكثر حزنًا من خرطوشة محترقة تم شراؤها حديثًا على Amazon بقيمة أربعة آلاف روبل. ولكن ... لنبدأ من جديد.

مقدمة الدورة

لفهم نوع الجهاز الذي سنقوم ببنائه اليوم ، دعونا نتذكر أولاً باختصار ما هي محطات اللحام بشكل عام وكيف تختلف عن بعضها البعض.

يتم التقاط الجزء السفلي من هذه المعدات بالكامل ، كما قد تعتقد ، من قبل العلامات التجارية الصينية ، في الغالب لنسخ الهيكل الناجح إلى حد ما لمكواة اللحام اليابانية. مبدأ تشغيل كل من النسخ الأصلية والعديد من النسخ بسيط للغاية: سخان نيتشروم أو غشاء رقيق ينقل الحرارة إلى لدغة قابلة للإزالة ، يتم التحكم في درجة حرارتها بواسطة مزدوج حراري أو ثرمستور مدمج في السخان. هذا حل بسيط وغير مكلف ، ولكن في النسخ الصينية ، قد يعرقل الجودة قليلاً: السخان صغير الحجم من نفس الحجم ، واقتصاد قليل من مادة الحافة ، ونتيجة لذلك ، يتم إحباط الرقاقة على السخان ، يتم طلب اللدغة اليابانية الأصلية من الخارج ، الموصل التحول إلى أقوى ... بشكل عام ، هناك شيء للقيام به.

في مكان ما في منتصف مقياس القيمة توجد محطات لحام ذات علامات تجارية لعلامات تجارية غربية مشهورة. ERSA الألمانية ، American Weller ، Japanese Hakko ، هذا كل شيء. مبدأ التشغيل هو نفسه في الأساس ، ولكن لا توجد حاجة إلى مزرعة جماعية هنا ، يخرج الكعك اللطيف من العلبة مثل كابل سيليكون ناعم لا يذوب عند أقل لمسة من حديد اللحام ، و ... في الواقع ليس هناك الكثير من الكعك! السعر؟ يتوافق مع المستوى. لن يزعج عشرات الآلاف من الروبل المقيم ليس فقط محبي المنزل المتواضع لقضاء المساء خلف تصحيح الأجهزة ، ولكن حتى كيان قانوني متوسط ​​الحجم.

ومع ذلك ، فإن موضوع مقال اليوم ليس حول ذلك. سأخبرك عن HI-END الحقيقي في عالم محطات اللحام ، وبالتحديد عن مكاوي اللحام التعريفي للشركة الأمريكية Metcal (OK International تنتجها الآن تحت هذه العلامة التجارية). في الواقع ، هناك العديد من الشركات المصنعة لهذه الأجهزة ، بالإضافة إلى Metcal المذكورة أعلاه ، وأنا أعلم أيضًا Thermaltronics و JBC ، وحتى Hakko لديها نموذج مماثل. مبدأ تشغيل سخان الحث في مثل هذه الأجهزة أنيق للغاية:



كما ترون ، لا يوجد مستشعر درجة حرارة على الإطلاق ، جوهر اللدغة مصنوع من النحاس المطلي بمادة مغناطيسية حديدية ، والتي يتم تسخينها بواسطة المجال المغناطيسي المتناوب عالي التردد (13.56 ميجاهرتز) ، ثم عند درجة حرارة معينة ، تسمى نقطة كوري ، تفقد خصائصها المغناطيسية ، و ونتيجة لذلك ، يتوقف التسخين أكثر. عندما تلمس نقطة اللحام ، يبرد العنصر المغنطيسي الحديدي قليلاً ، وتبدأ الطاقة من المحرِّض على الفور في الانتقال إلى طرف مكواة اللحام. تأتي هذه النصائح في أربع درجات حرارة ثابتة ، لا تحتاج إلا إلى اثنتين فقط - للرصاص وللحام الخالي من الرصاص. هذا كل شيء.

تنتج OKI / Metcal عدة أنواع من محطات اللحام التعريفي بتكلفة مختلفة وبطاقة إنتاجية مختلفة ، ومع ذلك ، فإن ترتيب الكميات في منطقة 60،000 روبل لا يشجع أي رغبة في لمس الجميلة ، مهما كانت جميلة. حسنا ، دعنا نحاول انقاذ القليل؟

التحدي

نقوم بصياغته على النحو التالي: باستخدام المصادر المفتوحة فقط ، وإجراء هندسة عكسية افتراضية لجهاز MX-5200 الأصلي ، ونتيجة لذلك ، تطوير مصدر قناة واحدة لجهد RF الجيبي المناسب للتصنيع في المنزل مع طاقة خرج قصوى تبلغ 80 وات ، مع تكرار وظائف اللحام الأصلي قدر الإمكان محطة.

على الإنترنت ، يمكنك بسهولة العثور على مخطط الدائرة للجيل السابق من محطة Metcal MX-500 ، مستمدة بعناية من اللوحة. لن يعمل استخدام حلول الدوائر مباشرة من هنا ، حيث أن طاقة خرج هذا الجهاز هي 40 واط فقط ، وبطريقة بسيطة لا تتدرج. ومع ذلك ، سيساعدنا هذا المخطط القديم على فهم مبادئ تشغيل المكونات الرئيسية.

لذا ، في الوثيقة نرى:

1. مولد RF قوي يعمل بالطاقة الكوارتز مع ثلاث دوائر رنين عند الإخراج ؛
2. محول النبض لأسفل لتشغيل المولد (1) ، مع جهد خرج يتراوح في نطاق 17-21 فولت ؛
3. دائرة التغذية المرتدة التي تنظم جهد محول التيار (2) اعتمادًا على الجهد في إحدى دوائر الرنين الناتج للمولد (1) ؛
4. عقدة الحماية التي توقف المولد (1) عند فصل المحث ؛
5. مصدر طاقة محول بجهد خرج 53 فولت.

معرفة حلول الدوائر العامة على الفور. لتشغيل الدائرة ، على سبيل المثال ، يعتبر محول التردد المنخفض الحلقي مثاليًا. على الرغم من ... دعنا نطبق ، نحن أفضل في استخدام محول LLC ذي الرنين استنادًا إلى شريحة HiperLCS النادرة المصنعة من قبل Power Integrations: لطالما رغبت في العمل معه. سيستغرق محول التنازل المستخدم لضبط طاقة الإخراج أيضًا أكثر حداثة ، لمعرفة ما إذا كان من الممكن حقًا الضغط على خمسة أمبيرات من حالة بحجم SO-8. ولكن ما هو هذا المشروع بدون اردوينو ورسم تخطيطي و LED؟ أضف متحكم STM32 وشاشة صغيرة لعرض طاقة الإخراج الحالية. للتبسيط ، سنقيس الطاقة على خط الطاقة لمولد التردد اللاسلكي ، وسنأخذ الكفاءة في الاعتبار في البرنامج (أو لا). خذ صندوقًا معدنيًا مناسبًا للحجم ، سيعمل كحاجز ومبرد.



بالنسبة إلى اللحام المباشر على Amazon ، سيتم شراء مجموعة ترقية Metcal MX-UK1 ، والتي تتضمن حاملًا ومكواة لحام نفسها (وهذا في الأساس مجرد قلم بسلك) ، بالإضافة إلى خراطيش اللحام الفعلية. من الناحية التاريخية ، من الملائم أكثر بالنسبة لي العمل مع أجزاء صغيرة مع ما يسمى "حافر" (مخروط مبتور حتى 30 درجة) ، ولحام العناصر الضخمة ، من الأفضل أن تأخذ شيئًا أوسع وأكثر ضخامة وأكثر سخونة ، لذلك هنا خياري: Metcal SMTC-0167 صنعة دقيقة ، و Thermaltronics M7K100 للعمل مع عناصر كبيرة الحجم. نعم ، تعتبر لسعات Thermaltronics الأرخص مناسبة أيضًا.



أثناء وجود التفاصيل في الطريق ، سنرسم مخططًا تخطيطيًا للجهاز المصمم. ها هي:



من المهم جدًا أن نقول على الفور بضع كلمات حول التغذية المرتدة بين خرج مولد RF ومدخلات التحكم في محول باك. والحقيقة هي أنه بعد وصول اللدغة إلى درجة حرارة العمل ، يستمر المولد في توليد جهد ذو سعة كبيرة إلى حد ما (حوالي 100 فولت) ، وتبدأ هذه القوة في التشتت عند المقاومة النشطة لملف الحث ، والذي بسبب تأثير الجلد هو أكثر بكثير مما تتخيل المتر التقليدي. ونتيجة لذلك ، يكون الملف الصغير ساخنًا ويحترق. لمنع حدوث ذلك ، تستخدم المحطات الأصلية ردود فعل سلبية ، مما يقلل من جهد الإمداد للمولد مع زيادة في معامل الموجة الدائمة المصاحبة للتغيير في معاوقة المحرِّض. يستخدم الإصدار 40 واط طريقة بسيطة إلى حد ما من US4626767A ، بينما يستخدم الإصدار 80 واط نظام تشغيل أكثر تعقيدًا مع محول حالي. لنلق نظرة على هذا الفيديو المأخوذ من الإنترنت:


يوضح الشعاع الأزرق عليه جهد الإمداد لمرحلة الإخراج لمولد التردد اللاسلكي ، وكما نلاحظ هنا ، نحتاج إلى التأكد من أن جهد الإمداد يتغير مرتين على الأقل (تتغير طاقة الخرج في هذه الحالة بما يتناسب مع مربع الجهد ، أي أربع مرات). في إصدار نظام التشغيل البسيط الذي تمت محاكاته في LTSpice ، لم أتمكن من تحقيق هذا المستوى من التنظيم ، لذلك نحن ببساطة نرسم سلسلة التعليقات من صورة لوحة الدوائر المطبوعة.

مولد عالي التردد

نبدأ في تصميم الجزء عالي التردد بدوائر الرنين الناتجة. لنلقي نظرة على هذه اللقطة عالية الدقة:



هنا نرى ثلاث لفات ملفوفة حول نوى حلقية صفراء ، وعدد الدورات هو 4 و 6 و 7 ، يحسب من اليسار إلى اليمين. وفقًا لتصنيف أميدون ، يشير اللون الأصفر إلى نواة مصنوعة من الحديد المتطاير مع نفاذية مغناطيسية تبلغ 8.5 (المادة رقم 6). نحن نقدر حجم الحلقات من خلال قياس حجم الحلقة بمسطرة على الشاشة وحجم بعض العناصر المعروفة ، على سبيل المثال ، ترانزستور الإخراج في حزمة TO-247. على ما يبدو ، يتم استخدام النوى المغناطيسية T130-6 هنا ؛ في رأيي ، هذا نوع من المبالغة - تم تصميم هذه الحلقات الكبيرة لقوة أكبر بكثير. لكن ليس لدي رغبة كبيرة في أن أكون ذكيًا هنا: بالتأكيد لن أستخدم الحلقات الأمريكية الأصلية ، وبدلاً من ذلك أطلب نسخًا صينية رخيصة الثمن على AliExpress وأرى كيف تعمل (المفسد: كل شيء على ما يرام معهم). كانت المحاثات المحسوبة حوالي 180 و 400 و 540 نانومتر على التوالي.

في الدوائر الرنانة ، تعتمد المكثفات أيضًا على المحاثات. ليس من الممكن تحديد قدراتهم من الصورة ، ومع ذلك ، هناك بسهولة منشور يشارك فيه المتحركون الكهربائيون (مؤلف الفيديو السابق) ملاحظاته (مظللة باللون الأصفر):



إذا استبدلنا هذه القيم في نموذج التوابل ، يمكننا أن نرى أن الترددات الرنانة للدارات تتحول قليلاً من 13.56 ميجاهرتز. والحقيقة هي أنه كلما اقترب التردد من الرنين ، قل الحاجة إلى جهد الإمداد لمولد التردد اللاسلكي ، وكلما زاد استهلاكه. في الأصل ، تم استخدام محول تنازلي بتيار أقصى 3A لتشغيل مرحلة الإخراج ، لذلك قام المطورون بإزعاج دوائر الإخراج قليلاً بحيث كان من الممكن زيادة جهد الإمداد وتقليل الاستهلاك الحالي. نخطط لاستخدام دائرة صغيرة بخمسة أمبير ، ومع ذلك ، فإن هذا التيار لم يكن كافيًا للعمل في الرنين ، لذلك سنقوم بإزعاج الدائرة قليلاً بطريقة مماثلة. سنختار قيم السعة الدقيقة بشكل تجريبي ، مع التركيز على أقصى جهد للإمداد لمرحلة الإخراج 22 فولت والحد الأقصى لاستهلاك التيار 4 أ.

ألاحظ أن قوة كبيرة إلى حد ما تدور داخل الدوائر الرنانة ، والتي تسعى جاهدة إلى إطلاقها في البيئة في شكل حرارة. لذلك ، من أجل زيادة عامل الجودة للملفات ، نستخدم سلكًا مطليًا بالمينا أكثر سمكًا - 1.25 مم ، ونضع عدة مكثفات بالتوازي.

يعد اختيار الترانزستور الناتج أيضًا موضوعًا صعبًا. عند استبدال أو فصل اللدغة ، يمكن أن يصل الجهد الزائد إلى قيم كبيرة جدًا (300-350 فولت) ، لكن في الأصل لم يطور المطور الكثير مع الحماية ، ووضع في مرحلة الإخراج ترانزستور IXYS IXFH12N50F RF نادر إلى حد ما وسريع ومكلف مع أقصى جهد استنزاف 500 V. لا يمكننا بالطبع تحمل مثل هذا الرفاهية. خذ ترانزستور تأثير المجال العادي 200 فولت STP19NF20 بقيمة 34 روبل ، وبالتوازي نقوم بتوصيل مكثف 150 فولت. يقوم المحدد بقطع قمم انبعاثات الرنين قليلاً ، ومنع الدوائر من التمايل أكثر من اللازم ، وحوالي 10 مللي ثانية بعد فقدان الحمل ، ستوقف الحماية المولد.



نظرًا لسعة الإدخال الكبيرة والتردد العالي ، لن يعمل على التحكم في مصراع الترانزستور الناتج مباشرة باستخدام محرك تقليدي. في صورة اللوحة الأصلية بين ترانزستورات الطاقة ، تظهر محاثة بدون إطار. هذه حيلة صغيرة مستخدمة على نطاق واسع: الحث مع سعة البوابة يشكلان دائرة رنين ، والتي توفر إعادة تدوير الطاقة في دائرة البوابة ، ونتيجة لذلك تزداد كفاءة المضخم بشكل حاد. تفرض نفس الدائرة أيضًا قيودًا غير واضحة على نموذج الترانزستور الناتج: يجب أن تكون مقاومة بوابتها في الحد الأدنى بحيث يبقى عامل الجودة للدائرة مقبولًا. دون الخوض في الكثير من التفاصيل ، دعونا نكرر الحل المستخدم من قبل الشركة المصنعة. نختار قيمة الحث إلى أقصى كفاءة للدائرة الحقيقية عن طريق ضغط / تمديد لفات الملف.

حسنًا ، تصبح الدوائر الإلكترونية تافهة. سيتم اهتزاز المضخم المسبق المصنوع على ترانزستور بسعة إدخال منخفضة IRF510 بواسطة برنامج التشغيل المزدوج MAX17602 ، وخصائص سرعته جيدة جدًا. MAX17600 أو MAX17601 أفضل ، يمكن أن تكون مخرجاتهما متصلة بالتوازي ، لكن لم يكن لدي مثل هذه الخيارات ، لذلك سنعمل مع ما لدينا.

يتم تعيين تردد الجيل المطلوب بواسطة مرنان كوارتز. لسوء الحظ ، فشلت أيضًا في العثور على الكوارتز عند 13.56 ميغاهرتز للمذبذب الرئيسي. لكن لا يهم. خذ مرنان 27.12 MHz الأكثر شيوعًا وقسم التردد إلى قسمين. هنا يكون الميكروكونترولر مفيدًا فقط ، وهو أحد أجهزة ضبط الوقت المبرمجة وفقًا لذلك. أريد أيضًا أن أشير إلى أنه بالنسبة للاتصال المباشر بوحدة MCU ، فإن مرنانات الكوارتز التي تعمل عند التوافقي الأول فقط هي المناسبة. لا يمكن توصيل الرنانات الروسية المنتشرة بتردد 27120 كيلو هرتز التي تعمل في النغمة التوافقية الثالثة إلا بعكاز في شكل دائرة رنين إضافية.

التغذية

بعد تجارب طويلة وغير مثمرة مع المنتجات الصينية ، تقرر أن يتم تشغيل مرحلة خرج التردد اللاسلكي من محول تنازلي على شريحة TI TPS54560 . يتم تعيين تردد المولد الداخلي لمنع حدوث دقات تسمعها الأذن على حوالي 450 كيلوهرتز ، بعيدًا عن نطاق تردد محول LLC. هناك أيضًا خيار للقيام بالعكس ، ومزامنة محول التنحي مع مولد محول LLC ، ولكن بعد ذلك بدأ الكسل بالفعل في جعل نفسه يشعر. لن نفعل ذلك.

محول TPS54560 نفسه ، على الرغم من حجمه المصغر ، لديه تيار إخراج كبير إلى حد ما ، وأحيانًا قد يبدو أن هذا هو نوع من المعجزة حتى الآن في النضال من أجل كفاءة الطاقة ... ولكن لا - الرقاقة تحتاج إلى تبريد جيد حقًا. تحتوي اللوحة التجريبية ومقرها تكساس على مضلعين "ترابيين" كبيرين بسماكة 2 أونصة على كلا الجانبين ، ولانتقال الحرارة بين الطبقات ، يتم استخدام ستة فتحات تقع مباشرة أسفل قمة الدائرة المصغرة (هناك اتصال بالوعة الحرارة). هذا الترتيب يجعل من الصعب إلى حد ما تصنيع لوحة دوائر مطبوعة في المنزل ، لذلك على ما يبدو سيكون عليك طلب الإنتاج في الصين. إيه.

لتشغيل السائق ومضخم الصوت ، نأخذ جهدًا غير مستقر بجهد 12 فولت من اللفة الثانية لمحول LLC. ستكون التيارات المستهلكة للأجزاء المتبقية من الدائرة صغيرة جدًا ، وبالتالي ، بالنسبة لوحدة التحكم بجهد 5 فولت والإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل ، كجزء من استبدال الاستيراد ، سنقوم بتثبيت مثبت خطي KP142EN5A ، مصمم خصيصًا للاستخدام في الاقتصاد الوطني ، وسيوفر حفار LD2985 خط 3.3 فولت لوحدة MCU.

سيخفض محول LLC على شريحة LCS708HG جهد التيار الكهربائي إلى 30 و 12 فولت المطلوبين.



أنا متأكد من أن العديد من القراء لا يدركون أن هذا الوحش هو محول LLC بشكل عام ، لذلك سأتحدث عن مبدأ عمله بمزيد من التفاصيل. LLC ليست اختصارًا ، وتعني هذه الأحرف "الحث-الحث-السعة" ، وباختصار ، تصف الدوائر الكهربية لتوصيل الملف الأولي للمحول. والحقيقة هي أن جزءًا من خطوط المجال المغناطيسي للملف الأساسي لا "يلتقط" في منعطفات المرحلة الثانوية ، ونتيجة لذلك يتم تشكيل ما يسمى محاثة الانتثار - محاثة طائشة غير قادرة على نقل الطاقة المخزنة في حد ذاتها إلى الدوائر الثانوية. في محولات flyback التقليدية ، يجب تبديد هذه الطاقة إلى مكثفات أو مقاومات snubber ، لذلك عادة ما يتم تصميم المحولات (أو ، بشكل أكثر دقة ، الإختناقات ذات الجرح المزدوج) بطريقة تقلل من تحريض الانتثار إلى أدنى قيمة ممكنة. ولكن كل شيء يتغير عند تصميم شركة ذات مسؤولية محدودة.

في محول الرنين ، يشكل محاثة التسرب ، إلى جانب مكثف متصل على التوالي باللف الأساسي ، دائرة تذبذبية تؤدي مهمتين مهمتين. أولاً ، يوفر التبديل بين ترانزستورات الجهد العالي للمحول عند جهد قريب من الصفر (ما يسمى بوضع تبديل الجهد صفر) ، مما يقلل بشكل كبير من خسائر التحويل. وثانيًا ، تعود الطاقة المتراكمة في محاثة غير متصلة إلى الدائرة: الآن لا حاجة إلى المتسللين ، ولا توجد خسائر في الطاقة أيضًا. توضح وثيقة Power Integrations AN-55 كيفية تصميم محول بطريقة تزيد من محاثة التسرب (وهذا ضروري لإنشاء خاصية التحكم الصحيحة). على سبيل المثال ، قمت بلف اللفة الأولية والثانوية بعيدًا عن بعضها البعض ، في قسمين مختلفين:



في الحالة العامة ، فإن نتيجة هذه التحسينات للدوائر الكهربائية هي تحقيق كفاءة لائقة للغاية ، على وجه الخصوص ، توفر رقاقة LCS708HG المثبتة بدون مبرد ، بحجمها الصغير جدًا ، طاقة خرج في منطقة 200 وات! هذه نتيجة رائعة حقًا ، ولكن لا يمكن تحقيقها إلا من خلال العمل بدقة على تردد الرنين لدائرة الإخراج. وها نحن في انتظار كمين.

والحقيقة هي أن تنظيم جهد الخرج هنا يتم عن طريق تغيير التردد ، وليس دورة عمل النبضات ، ويقتصر هذا التنظيم على نطاق جهد ضيق للغاية - حوالي ± 15٪. علاوة على ذلك ، عندما ينحرف جهد الدخل عن القيمة الاسمية ، يتحول تردد التحويل بعيدًا عن الرنين ، ويصبح تحويل الترانزستورات داخل الدائرة المصغرة "صعبًا" ، مع فقدان ZVS ، الذي يرافقه تسخين كبير. في الواقع ، يمكننا القول أن المحول عند المدخل يحتاج إلى جهد مستقر بالفعل!

في المنتجات المصنعة صناعيًا ، يتم تضمين مصحح طاقة نشط (APFC) أمام إدخال المحول ، والذي ، بالإضافة إلى تصحيح الطاقة نفسه ، يحافظ أيضًا على جهد خرج يبلغ حوالي 380-390 فولت. ومع ذلك ، لا يزال تنميتنا هواةًا ، لذلك يمكننا أن نغلق أعيننا بأمان على مفصل صغير في شكل حساسية لجودة طاقة التيار الكهربائي. تظهر الحسابات أنه مع الأخذ بعين الاعتبار التموجات في الخزان العازلة ، فإن نطاق جهد الإدخال يكون تقريبًا 230 فولت ± 10 ٪ ، لذلك إذا كانت معلمات الشبكة لا تتجاوز GOST ، فسيعمل كل شيء. لنترك الأمر هكذا الآن.

انسخ بقية تصميم الدائرة للمحول من ورقة البيانات. ربما يحتاج مكثف الرنين فقط إلى الاهتمام - وهو عنصر يبدو أنه بسيط للغاية. وإذا كنت قد تساءلت يومًا عن كيفية اختلاف مكثفات البولي بروبلين والبولي إيثيلين تيريفثاليت (البوليستر) عن بعضها البعض ، فستعرف الإجابة الآن: الأولى لديها خسارة تساوي عشر مرات أقل. هذا هو السبب في أن محاولة استخدام بوليستر K73-17 أرخص وأكثر ضغطًا بدلاً من K78-2 كبيرة الحجم (نعم ، هنا أيضًا استبدال الاستيراد) مصحوبة بتأثيرات خاصة مثيرة للاهتمام: يسخن المكثف كثيرًا ويبدأ في التصدع بشكل مثير للريبة. مثير للاهتمام.

تتطلب سلسلة شرائح HiperLCS مصدر طاقة منفصلًا بجهد 12 فولت. لكي لا تعبث بسلاسل اللف والمُقَيِّم والبدء الإضافية الإضافية ، دعنا نذهب على طول المسار الأكثر اعترافًا. نأخذ الجهد اللازم من محول مصغر منفصل على رقاقة LNK304 . ميزتها الرئيسية هي التصميم غير المحول ؛ فقط خنق بنس مصنع المصنع مطلوب من العناصر الحثية. الحد الأقصى لتيار الخرج ليس كبيرًا جدًا ، من أجل مئات الملي أمبير ، ولكن الحد الأدنى من التفاصيل وبساطة التصميم آسر (ويبدأ عدد المحولات لكل ديسيمتر مربع من السطح في الانهيار. المزيد من المحولات إلى إله المحولات!)

العقول

حسنًا ، بقي القليل فقط. تحتوي المحطة الأصلية على شاشة LCD ، والتي تظهر مقابل كل الأموال المدفوعة شيئًا مثل طاقة الإخراج. لنفعل شيئًا مشابهًا: خذ وحدة التحكم STM32F030 في أدنى تكوين (في حزمة TSSOP-20) ، قم بتعليق خط ADC واحد لقياس جهد الإمداد لمرحلة خرج مولد التردد اللاسلكي ، وخط آخر لقياس التيار. من أجل عدم كسر الدائرة "الأرضية" ، سنضع مستشعر التيار المقاوم على السلك الموجب ، ولتحويل المستويات ، سنستخدم شريحة INA138 المصممة خصيصًا لمثل هذه الحالاتالذي تم تطويره في أفضل حالاته بواسطة Burr-Brown. لعرض المعلومات ، نستخدم شاشة OLED نص 16 × 2 المصنعة بواسطة WinStar. حسنًا ، هذا كل شيء. حسنًا ، تم ترك ساق المعالج في وضع الخمول. حسنًا ، دع LED يومض. لا تسأل لماذا.

تتم كتابة البرنامج الثابت لجهاز التحكم باللغة "C" باستخدام STM32CubeMX والإصدار المجاني من IAR Embedded Workbench. كود البرنامج تافه جدا. الدورة الرئيسية لمقاطعة مؤقت النظام مرة واحدة كل 300 مللي ثانية تقرأ البيانات من قناتين ADC ، وتضاعفها ، وتعرضها في شكل أرقام الطاقة. تحت هذه القوة نفسها يتم تصورها بشريط رسمته الخطوط المخصصة. عند إيقاف تشغيل الطرف ، يقوم معالج المقاطعة من خرج كاشف الحمل بإيقاف المؤقت الرئيسي لمولد التردد اللاسلكي. في حالة تجميد MCU أو تعطلها ، تمت إضافة معالجات أخطاء الأجهزة وأجهزة المراقبة ؛ وتشارك CSS أيضًا في تقنية البرامج الثابتة (نظام أمان الساعة) ، والتي تسمح ، في حالة تخميد تذبذبات بلورة الكوارتز الرئيسية ، بالتبديل إلى مولد RC الداخلي وإعادة تشغيل وحدة التحكم الدقيقة. إجمالي حجم البرامج الثابتة هو 10 كيلو بايت.كود مصدر البرنامج الثابت ، إلى جانب جميع ملفات المشروع الأخرى ، التي قمت بنشرها علىGitHub ، الأكثر معرفة يمكن التعرف عليه (ولكن لا تتوقع أي شيء مثير للاهتمام هناك).

بناء

يتم إعطاء جميع البيانات المحسوبة لجميع عناصر المحول LLC ، بما في ذلك محاثة لف المحولات ، في ملف التصميم المرفق بالمشروع ، والذي يمكن فتحه باستخدام تطبيق PIXls Designer. وأيضًا ، في حال أضفت إلى المشروع جميع الوثائق المستخدمة لتطوير المكونات الإلكترونية المستخدمة في التطوير ، وتحميل نماذج LTspice لبعض أجزاء الدائرة ، وبالطبع الصور ، بدونها الآن.

كانت نتيجة التطور أعلاه مخطط الدائرة الكهربائية التالي:



يتم رسم الدائرة وتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة في حزمة DipTrace ؛ لإرسالها إلى المصنع ، تم تحويل رسومات لوحة الدوائر إلى تنسيق Gerber. يتم توصيل اللوحة تمامًا بحجم العلبة المستخدمة ، لحماية الدوائر ذات التيار المنخفض الرقيق ، يتم إعطاء طبقة واحدة بالكامل تحت الأرض. تبسط هذه الأسلاك بشكل كبير تصنيع لوحة الدائرة في المنزل ، حيث لا توجد حاجة لمحاذاة دقيقة لأقنعة الصور هنا: يمكن تقريب الجانب العكسي الكامل للوحة الدائرة بمضلع صلب واحد ، ثم مشطوف بقمة حفر سميكة في الفتحات الطرفية التي لا تتطلب اتصالًا أرضيًا.





صفارات المولدات ذات التردد العالي من التصميم تصفق بشكل لائق على الهواء ، وعناصر الطاقة ساخنة للغاية ، لذا فإن اختيار مادة العلبة أمر بديهي: بالطبع سيكون الألومنيوم. نختار من كتالوج Gainta مبيتًا جاهزًا G0476 مناسب تقريبًا في الحجم. سنقطع النافذة لشاشة OLED في العلبة باستخدام دريميل ، وسيتم توصيل العلبة نفسها مباشرة بسلك "الأرض" لسلك الطاقة مع درع سلك حديد اللحام و "كتلة" لوحة الدوائر المطبوعة.

لسوء الحظ ، فكرت في فكرة توصيل شاشة OLED أكثر تباينًا بدلاً من شاشة LCD بعد إرسال طلب اللوحات إلى المصنع. تختلف مستويات CMOS المدخلة لشاشة OLED WEH001602AGPP5N00001 التي تم إجراؤها بواسطة WinStar عن مستويات TTL القياسية لشاشة LCD ، بحيث تتعارض مع الأذنين عندما يتم توفير + 5 فولت لوحدة التحكم في الشاشة وإضاءة الخلفية ، ويتم أخذ الإشارات المنطقية من المعالج الدقيق الذي يعمل بالطاقة + 3.3V ، هنا لا لفة. لذلك ، يجب توصيل طاقة الشاشة من خط 3.3 فولت.

لتقليل مستوى التداخل ، تمت إضافة حلقة ضوضاء بقيمة اسمية 390 أوم إلى "الكبل" الذي يربط اللوحة والشاشة ، ويتم تغطية وحدة التحكم الدقيقة بشاشة من رقائق النحاس. أثناء التشغيل العادي ، يتم وضع جزء التزاوج على موصل البرمجة ، والذي يرسم يؤدي التصحيح مباشرة إلى الأرض ، و NRST - من خلال المكثف.

في النهاية ، ظهر الجهاز المطور بشكل كامل:



الآن تسخين الحديد لحام على النحو التالي:

وليمة

الآن دعونا نقدر تقريبًا تكلفة هذا الترفيه:

مكونات الراديو - حوالي 3000 روبل (أغلى العناصر هنا هي رقاقة HiperLCS لـ 1000 روبل ، وشاشة OLED - 600 روبل أخرى) ؛
إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة ، بتكلفة 10 قطع - 2700 روبل ؛
حالة - 500 روبل.

بلغ إجمالي تكلفة إمدادات الطاقة عالية التردد نفسها حوالي 6200 روبل. كما دفعوا أموالًا إضافية لمكواة اللحام مع حامل (11000 روبل) ، ولخراطيش (6000 روبل).

بالطبع ، يمكن تحسين هذه المبالغ قليلاً ، على سبيل المثال ، على موقع eBay ، يتم تقديم مجموعة واسعة من مكونات Metcal المستخدمة ، وفي هذه الحالة يمكننا التحدث عن بضع عشرات من الدولارات ، ولكن ربما تكون هذه مسألة تفضيل شخصي.

Errata

1. يتم توصيل دائرة مكثفات الحمل لمرنان الكوارتز بشكل غير صحيح ، ويجمع كل التداخل. من الصواب القيام بذلك . بفضل ألكسندر تشولكين لتوضيح قيمة ؛
   
2. لا يتم دعم فصل سلك لحام الحديد في محطة العمل ، وهذا يؤدي في بعض الأحيان إلى إعادة تشغيل وحدة التحكم الدقيقة. نحن بحاجة إلى التفكير في التدريع الإضافي لجزء RF (ولكن هذا ليس دقيقًا).
   

الاستنتاجات

حسنًا ، الآن أهم شيء تمحور حوله كل شيء: إثارة العمل مع الجهاز. يبدو الأمر وكأنك تعمل بمكواة لحام قوية جدًا وساخنة جدًا ، بينما تحمل أداة صغيرة وخفيفة. هل يستحق المال والجهد؟ من الصعب القول. سأترك هذا السؤال مفتوحا.