Membalikkan rekayasa stasiun solder kelas atas

(Ini adalah terjemahan dari artikel asli yang dilakukan oleh baragol )

Kami memiliki banyak foto PCB utama, video YouTube dengan bentuk gelombang tegangan MOSFET yang menguras, sebuah posting forum dengan rincian nilai kapasitansi kapasitor sirkuit LC dan juga sejumlah video unboxing yang menunjukkan pemanasan dari ujung solder. Satu-satunya hal yang benar-benar membuat saya khawatir adalah video dengan pengukuran konsumsi daya puncak selama pemanasan. Tidak ada yang lebih tak berdaya di dunia dan tidak bertanggung jawab dan bejat daripada cartridge yang terbakar yang baru dibeli seharga 60 dolar dari Amazon. Tapi saya mulai dari awal.

Pengantar materi pelajaran

Untuk memahami perangkat apa yang akan kita rancang hari ini, pertama-tama mari kita mengingat kembali jenis-jenis stasiun solder yang ditawarkan dan bagaimana perbedaannya.

Seperti yang Anda duga, seluruh segmen harga rendah dari peralatan ini dimiliki oleh merek-merek Cina, yang sebagian besar mengkloning desain besi solder Jepang Hakko yang cukup sukses. Prinsip operasi di balik model asli dan replika banyak sangat mudah: pemanas nikrom atau film tipis mentransfer panasnya ke ujung solder dilepas, suhunya diatur dengan unit termokopel atau termistor yang dibangun ke dalam pemanas. Ini adalah solusi yang sederhana dan murah, tetapi kualitasnya mungkin berubah sedikit jauh dari sempurna di replika China, misalnya pemanas berukuran sedikit salah, bahan ujung yang sedikit lebih murah, yang semuanya mengakibatkan harus membungkus pemanas dengan foil, memesan tip Jepang asli dari luar negeri, mengganti konektor dengan yang lebih kuat ... dengan kata lain, piring Anda akan penuh dalam waktu singkat.

Di suatu tempat di tengah-tengah pada spektrum harga adalah stasiun solder asli dari merek-merek terkenal Barat. ERSA Jerman, Weller AS, Hakko Jepang - merek semacam itu. Prinsip operasi mereka pada dasarnya identik, kecuali bahwa Anda tidak benar-benar perlu menggunakan sumber daya Anda untuk membuatnya bekerja; mereka termasuk barang out-of-box bagus, seperti kabel silikon lembut yang tidak meleleh dari sedikit sentuhan besi solder, dan ... yah, sebenarnya tidak ada banyak barang sebenarnya! Harga? Sesuai janji. Ratusan dolar untuk dibelanjakan pada barang-barang itu bisa membuat kesusahan tidak hanya penggila DIY yang rendah hati yang gemar menghabiskan malam hari mengutak-atik perangkat kerasnya, tetapi bahkan bisnis skala menengah.

Namun, artikel hari ini adalah tentang sesuatu yang berbeda. Saya akan bercerita tentang fenomena high-end nyata di dunia stasiun solder, yaitu besi solder induksi buatan AS dari Metcal (saat ini diproduksi di bawah merek ini oleh OK International). Sebenarnya, beberapa perusahaan memproduksi peralatan ini, misalnya selain Metcal, saya juga bisa menyebut Thermaltronics, JBC, dan bahkan Hakko yang menjual desain serupa. Desain pengoperasian pemanas induksi pada perangkat ini cukup elegan:



Seperti yang Anda lihat, tidak ada sensor suhu apa pun; ujung soldernya terbuat dari tembaga dengan lapisan feromagnetik, yang, ketika terkena medan magnet bergantian frekuensi tinggi (13,56 MHz), dipanaskan dan kemudian, pada suhu tertentu, yang disebut suhu Curie, kehilangan kualitas magnetiknya dan berhenti. memanas lebih jauh. Ketika Anda menyentuh titik solder, sebagian item feromagnetik kehilangan panasnya, dan induktor segera mulai mentransmisikan daya ke ujung solder. Kartrid datang dengan empat suhu tetap, yang Anda hanya perlu dua - untuk penyolderan bebas timbal dan timbal. Hanya itu saja.

OKI / Metcal memproduksi beberapa model stasiun solder induksi yang datang dengan harga yang berbeda dan dengan daya output yang berbeda, namun kisaran harga $ 1000 menawarkan setiap keinginan untuk mengambil keuntungan dari perangkat yang indah ini, tidak peduli seberapa indah kelihatannya. Yang membawa saya pada ide mencoba menghemat uang!

Problemm

Mari kita bahas seperti ini: dengan hanya menggunakan sumber yang tersedia untuk umum, untuk melakukan rekayasa balik virtual dari perangkat asli MX-5200 dan berakhir dengan desain osilator gelombang frekuensi tinggi single-channel single-channel kelas konsumen dengan daya output dari 80W, yang akan mereplikasi fungsi stasiun solder asli sebanyak mungkin.

Jika Anda melakukan pencarian online, Anda akan dengan mudah menemukan diagram skematis dari stasiun Metcal MX-500 generasi sebelumnya, yang dengan hati-hati disalin dari PCB-nya. Implementasi langsung dari ide-ide desain dari diagram itu tidak akan berfungsi karena daya output dari peralatan ini hanya 40W, dan tidak dapat dengan mudah ditingkatkan. Namun, diagram lama ini akan membantu kita memahami operasi rakitan kunci.

Jadi, elemen-elemen berikut dapat dilihat pada diagram:

1. Generator HF daya tinggi dengan tiga sirkuit resonansi keluaran;
2. Konverter step-down pulsa untuk menyalakan generator (1), dengan tegangan output berkisar 17-21V;
3. Sirkuit umpan balik untuk mengatur tegangan konverter step-down (2) tergantung pada tegangan pada salah satu sirkuit resonansi keluaran generator (1);
4. Sirkuit proteksi untuk mematikan generator (1) jika terputusnya induktor;
5. Unit catu daya transformator dengan tegangan keluaran 53V.

Mari kita cepat mempertimbangkan beberapa solusi desain sirkuit umum. Sebagai contoh, rangkaian dapat ditenagai dengan transformator inti toroidal frekuensi rendah. Tunggu sebentar, mari kita gunakan transformator LLC resonansi dengan HiperLCS microchip langka dari Power Integrations: Saya sudah lama ingin bekerja dengannya. Mari kita juga mengambil transformator step-down yang lebih up-to-date untuk mengontrol daya output dan melihat apakah kita bisa mendapatkan 5A dari paket SO-8. Tunggu sebentar, bisakah proyek bertahan tanpa Arduino, sketsa, dan LED? Mari kita juga menambahkan chip STM32 dan layar kecil untuk menunjukkan daya output saat ini. Untuk mempermudah, kami akan mengukur daya di sirkuit daya generator HF; untuk efisiensi, kami akan mempertimbangkannya (atau mengabaikannya) dalam perangkat lunak. Kami akan menggunakan kasing logam dengan ukuran yang tepat, yang sekaligus berfungsi sebagai tameng dan heatsink.



Untuk penyolderan yang sebenarnya, saya akan pergi ke Amazon dan membeli kit pemutakhiran Metcal MX-UK1, termasuk meja kerja dan besi penyolder itu sendiri (yang hanya sepotong tangan yang dilekatkan pada kawat), dan menyolder kartrid. Berdasarkan pengalaman kerja saya, saya merasa lebih mudah untuk menangani barang-barang kecil dengan ujung besi solder 30 °, dan untuk menyolder sesuatu yang lebih besar saya akan mengambil sesuatu yang lebih luas, lebih berat dan lebih panas, jadi inilah pilihan saya: a Metcal SMTC-0167 untuk solder halus dan Thermaltronics M7K100 untuk bekerja dengan item skala yang lebih besar. Ngomong-ngomong, tips Thermaltronics yang lebih murah juga akan membantu.



Sementara barang saya dikirim, saya akan menggambar diagram alir perangkat dalam proyek.



Penting untuk menguraikan umpan balik antara output generator HF dan input kontrol konverter step-down. Masalahnya adalah, setelah ujung solder dipanaskan ke suhu operasi, osilator terus mengeluarkan tegangan amplitudo yang cukup tinggi (sekitar 100V), dan daya yang dihasilkan mulai menghilang pada resistansi aktif kumparan induktor, yang, karena efek kulit, jauh lebih tinggi daripada multimeter biasa bisa mendaftar. Akibatnya, kumparan kecil tumbuh merah-panas dan terbakar. Untuk mencegah hal ini, stasiun asli menggunakan umpan balik negatif yang mengurangi tegangan catu daya osilator sebagai tanggapan terhadap rasio gelombang berdiri yang tumbuh yang disertai dengan perubahan impedansi induktor. Model 40W menggunakan metode yang relatif langsung dari paten US4626767A , sedangkan model 80W menggunakan umpan balik yang lebih canggih yang melibatkan transformator saat ini. Mari kita lihat video ini yang dapat Anda temukan di web:



Garis biru menunjukkan tegangan suplai pada tahap output generator HF, dan seperti yang Anda lihat dari video, kita perlu menyediakan tegangan suplai untuk dapat meningkat setidaknya dua kali lipat (sesuai dengan itu, daya output akan menjadi tumbuh sebanding dengan tegangan kuadrat, yaitu empat kali nilai tegangan). Karena saya tidak berhasil memastikan kualitas regulasi yang sama dengan rangkaian umpan balik sederhana yang saya modelkan di LTSpice, saya hanya menyalin sirkuit umpan balik dari foto PCB.

Generator frekuensi tinggi

Mari kita mulai merancang modul frekuensi tinggi dengan terlebih dahulu mengerjakan rangkaian resonansi keluaran. Lihatlah foto resolusi tinggi ini:



Anda dapat melihat tiga gulungan melingkar di sekitar inti toroidal kuning, dengan 4, 6 dan 7 putaran masing-masing, dari kiri ke kanan. Dengan sistem klasifikasi Amidon, kuning digunakan untuk inti besi bubuk dengan permeabilitas 8,5 (bahan # 6). Ukuran kumparan dapat dihitung dengan terlebih dahulu menggunakan penggaris untuk mengukur diameter kumparan pada layar dan kemudian membandingkannya dengan ukuran beberapa komponen yang dapat dikenali dengan baik, seperti output transistor dalam paket TO-247. Rupanya, desain ini menggunakan inti T130-6; ini, menurut saya, sedikit berlebihan - toroid besar seperti itu dimaksudkan untuk kekuatan yang jauh lebih tinggi. Tapi saya tidak punya niat untuk bermain celana pandai di sini: Saya pasti tidak mampu membeli core AS asli, jadi alih-alih saya akan memesan replika China murah mereka dari AliExpress dan melihat apakah mereka dapat melakukan pekerjaan itu (peringatan spoiler: mereka baik-baik saja) . Nilai induktansi mereka dihitung masing-masing 180, 400 dan 540 nH.

Di sirkuit resonansi, induktor beroperasi bersama kapasitor. Kami tidak dapat memperoleh nilai kapasitansi dari foto, namun kami dapat dengan mudah menemukan pos pesan oleh mikeselectricstuff (penulis video di atas) yang berbaik hati membagikan pengamatannya (disorot dengan warna kuning):



Setelah memasukkan nilai-nilai ini ke model rempah-rempah, menjadi jelas bahwa frekuensi resonansi dari sirkuit sedikit bergeser dari 13,56 MHz. Masalahnya adalah, semakin dekat frekuensinya dengan resonan-mandiri, semakin sedikit tegangan yang dibutuhkan untuk menghidupkan generator HF dan semakin tinggi konsumsi saat ini. Desain asli memberi daya pada tahap keluaran dengan konverter step-down dengan batas arus 3A, sehingga perancang menempatkan tahapan keluaran sedikit dari resonansi untuk dapat meningkatkan tegangan suplai dan mengurangi penggunaan arus. Kami, di sisi lain, berencana untuk menggunakan chip 5A, namun, ternyata kekurangan arus saat dalam mode resonansi, jadi kami juga akan menempatkan tahap output dari resonansi sedikit saja. Kami akan mencari tahu nilai kapasitansi yang tepat secara eksperimental, berdasarkan batas proyek untuk tegangan suplai maksimum dari rangkaian keluaran (22V) dan penggunaan maksimum saat ini (4A).

Perhatikan bahwa cukup banyak energi mengalir di dalam sirkuit resonansi, ingin dilepaskan ke lingkungan dalam bentuk panas. Jadi untuk meningkatkan faktor-Q, mari gunakan kawat enamel yang cukup tebal (1,25mm) untuk koil dan sambungkan beberapa kapasitor secara paralel.

Memilih transistor output yang tepat adalah pertanyaan lain yang membingungkan. Jika cartridge diganti atau dilepas, tegangan lebih dapat melonjak hingga 300-350V, tetapi penulis desain aslinya memilih untuk tidak repot dengan perlindungan canggih dan hanya melengkapi tahap keluaran dengan transistor RF IXFH12N50F yang cukup langka, cepat dan mahal dari IXYS dengan batas tegangan drain 500V. Kita tidak mampu membeli barang mewah seperti itu, jadi mari kita ambil transistor efek medan standar 200V STP19NF20 yang harganya hanya setengah dolar dan sambungkan secara paralel dengan penekan lonjakan 150V. Sempurna! Penekan akan sedikit memotong lonjakan dari sirkuit resonansi, menjaga mereka dari berayun terlalu banyak, sementara modul perlindungan akan menghentikan osilator dalam waktu sekitar 10 ms setelah beban menghilang.



Karena kapasitansi input yang besar dan frekuensi tinggi, kami tidak dapat mengontrol gerbang output transistor secara langsung dengan driver gerbang yang biasa. Foto papan asli menunjukkan koil induktor tanpa biji antara dua transistor daya. Ini adalah trik kecil yang umum digunakan: bersama dengan kapasitansi gerbang-sumber, induktor menciptakan sirkuit resonansi yang menopang aliran energi melintasi sirkuit gerbang, yang menghasilkan lonjakan efisiensi pre-amplifier. Pada saat yang sama, rangkaian yang sama itu memaksakan pembatasan implisit pada model yang mungkin dari transistor keluaran: nilai gate gate-nya harus serendah mungkin untuk mempertahankan faktor-Q yang wajar dari rangkaian. Tanpa membahas banyak detail, mari kita mereproduksi solusi pabrikan. Kami akan memilih nilai induktansi yang tepat berdasarkan efisiensi maksimum dari rangkaian aktual dengan mengencangkan / meregangkan belitan koil.

Sejak saat itu, desain sirkuit tumbuh lebih sepele. Kami akan menggerakkan pre-amplifier yang dirancang di sekitar transistor IRF510 dengan kapasitansi input rendah menggunakan driver ganda MAX17602 , karena karakteristik kecepatannya terlihat bagus. MAX17600 atau MAX17601 akan bekerja lebih baik, dan kami dapat menghubungkan output mereka secara paralel, tetapi saya tidak memiliki yang segera tersedia, jadi kami akan bekerja dengan apa pun yang kami miliki.

Frekuensi osilasi yang benar akan ditetapkan oleh resonator kristal. Sayangnya, saya tidak dapat menemukan kristal 13,56 MHz untuk osilator aktif. Tetapi jangan khawatir, kami akan menggunakan resonator 27,12 MHz yang lebih umum digunakan dan mengurangi separuh frekuensinya. Kami akan menggunakan mikrokontroler dengan baik, atau lebih tepatnya salah satu penghitung waktunya diprogram sesuai. Saya juga harus menyebutkan bahwa MCU hanya dapat dihubungkan secara langsung ke resonator kristal yang bekerja pada frekuensi dasar kristal. Resonator ketiga-nada Rusia 27.120 kHz Rusia yang biasa digunakan hanya dapat dihubungkan melalui peretasan cepat dalam bentuk sirkuit resonansi ekstra.

Catu daya

Setelah serangkaian panjang percobaan tanpa hasil dengan produk-produk buatan Cina, saya memutuskan untuk memberi daya pada tahap output osilator HF dari konverter step-down berdasarkan chip TPS54560 TI. Untuk mencegah ketukan yang dapat didengar, kami akan mengatur frekuensi osilator internal sekitar 450 kHz, pada jarak dari rentang frekuensi kerja konverter LLC. Atau, saya bisa melakukan yang sebaliknya, yaitu menyinkronkan step-down converter dengan osilator dari converter LLC, tetapi pada saat itu saya mulai malas, jadi saya membatalkan ide ini.

Konverter TPS54560 itu sendiri, meskipun ukurannya kecil, menawarkan nilai arus keluaran yang signifikan, jadi kadang-kadang Anda bisa membayangkan ini adalah kemajuan yang belum pernah terjadi sebelumnya dalam perjuangan untuk efisiensi energi ... Namun kenyataannya, chip benar-benar perlu didinginkan dengan benar . Papan demo yang ditawarkan oleh Texas Instruments berisi dua pesawat darat besar setebal 2 oz di kedua sisi; perpindahan panas melintasi lapisan dipastikan oleh enam melalui lubang tepat di bawah dasar chip (di mana ia memiliki pin disipasi panas). Tata letak semacam itu membuat papan DIY lebih sulit, jadi saya jelas harus memesannya dari pabrikan Cina. Bugger!

Untuk menyalakan driver dan pre-amplifier, mari kita lepaskan tegangan 12V yang tidak diatur dari koil kedua konverter LLC. Pengurasan saat ini pada sisa papan akan diabaikan, sehingga untuk menyalakan pengontrol 5V dan untuk menyalakan layar LCD, kita akan menggunakan pengatur linier KR142EN5A yang diproduksi di dalam negeri, sedangkan jalur 3.3V untuk MCU akan diatur oleh LD2985 yang sangat kecil.

Untuk mengurangi voltase saluran turun ke 30V dan 12V yang diperlukan, kami akan menggunakan konverter LLC berdasarkan chip LCS708HG .



Saya yakin banyak pembaca ingin tahu lebih banyak tentang konverter LLC, jadi saya akan menjelaskan prinsip operasinya secara lebih rinci. LLC tidak cukup akronim, karena huruf-huruf ini berarti "induktor-induktor-kapasitor" dan, singkatnya, menerapkan desain listrik untuk menghubungkan belitan utama sebuah transformator. Intinya adalah, kadang-kadang beberapa bagian fluks yang dihasilkan oleh belitan primer mungkin tidak terhubung ke belitan sekunder, yang menyebabkan apa yang disebut kebocoran induktansi - induktansi liar yang tidak dapat mentransfer energi yang terakumulasi ke sirkuit sekunder. Dalam konverter flyback standar, energi ini harus dihamburkan pada penekan atau snubber resistor, sehingga transformer (atau, lebih khusus, double-coil choke) biasanya dirancang sedemikian rupa untuk mengurangi induktansi kebocoran sebanyak mungkin. Namun hal yang sama sekali berbeda dengan LLC.

Dalam konverter resonan, induktansi kebocoran dikombinasikan dengan kapasitansi yang dihubungkan secara seri ke belitan primer membuat sirkuit tangki yang memecahkan dua masalah penting. Pertama, ia melakukan peralihan dari transistor tegangan tinggi keluaran dari konverter pada nilai tegangan mendekati nol (ZVS), yang secara signifikan mengurangi kehilangan energi yang disebabkan oleh peralihan. Kedua, energi yang terakumulasi dalam induktor yang tidak berpasangan mengalir kembali ke sirkuit, jadi ini menghilangkan kebutuhan dalam snubber karena sebenarnya tidak ada kehilangan energi. Dalam catatan penerapannya AN-55, Power Integrations memberikan garis besar terperinci tentang bagaimana merancang transformator untuk meningkatkan induktansi kebocorannya (ini diperlukan untuk memastikan karakteristik transformator yang tepat). Saya, misalnya, memotong lilitan primer dan sekunder yang lebar, dalam dua bagian berbeda:



Secara umum, desain tata letak yang mewah menghasilkan nilai efisiensi yang sangat baik, misalnya chip LCS708HG tanpa heatsink, meskipun ukuran miniaturnya, menghasilkan daya output sekitar 200W! Ini adalah hasil yang benar-benar luar biasa, tetapi Anda hanya dapat mencapainya ketika beroperasi tepat pada frekuensi resonansi-sendiri dari rangkaian keluaran. Di sinilah hasil tangkapan.

Masalahnya adalah, dalam hal ini, tegangan output diatur dengan mengubah frekuensi pulsa daripada rasio pulsa, dan regulasi berlangsung dalam rentang tegangan yang sangat sempit - sekitar ± 15%. Selain itu, sebagai respons terhadap fluktuasi tegangan input dari nilai nominalnya, frekuensi konversi bergeser dari resonansi, memaksakan mode hard-switching pada transistor di dalam chip, akibatnya banyak memanaskannya. Akibatnya, konverter perlu menerima tegangan yang diatur pada inputnya!

Dalam produk buatan pabrik, konverter dilengkapi dengan faktor daya koreksi aktif (APFC) pada input mereka, yang, selain benar-benar mengoreksi daya, juga mempertahankan tegangan output sekitar 380-390V. Tapi bagaimanapun juga, kita berurusan dengan desain DIY di sini, jadi mari kita abaikan cegukan agak sepele seperti sensitivitas terhadap kualitas daya garis. Berdasarkan perhitungan dan dengan penyisihan pulsa tegangan pada kapasitansi buffer, tegangan input berada di kisaran sekitar 230V ± 10%, jadi jika jaringan listrik beroperasi dalam standar, semuanya akan bekerja dengan lancar. Mari kita tinggalkan di sana untuk saat ini.

Kami akan menyalin sisa desain konverter dari lembar data yang relevan. Saya mungkin hanya akan fokus pada kapasitor resonan - komponen yang tampaknya mudah ini. Jika Anda pernah bertanya-tanya apa perbedaan antara kapasitor film Polypropylene dan kapasitor film Polyethylene Terephthalate (PET), inilah jawabannya: yang pertama memiliki kerugian tangen sepuluh kali lebih kecil. Itulah mengapa upaya saya untuk mengganti K78-2 yang besar (produk domestik lainnya) dengan model PET yang lebih murah dan lebih kecil K73-17 menyebabkan beberapa perilaku aneh: kapasitor mengalami panas berlebih dan mulai mengeluarkan suara berderak yang mencurigakan. Menarik.

Chip seri HiperLCS memerlukan saluran catu daya 12V khusus. Untuk menyimpan masalah dari mengutak-atik lilitan tambahan, penyearah dan sirkuit startup, mari kita tetap berpegang pada buku teks. Kami akan mendapatkan voltase yang diperlukan dari konverter kecil terpisah pada chip LNK304 . Fitur utamanya adalah desain transformer-free, karena satu-satunya induktor yang kita perlukan adalah choke buatan pabrik yang murah. Arus keluaran maksimum tetap dalam kisaran kecil, sekitar 100mA, dan kesederhanaan desain bersama dengan kemampuan untuk menjaga jumlah komponen seminimal mungkin menjadikannya solusi yang menarik (sedangkan jumlah konverter per inci persegi permukaan mulai) untuk membuatku jengkel. Dewa konverter menuntut lebih dari mereka!)

Otak

Nah, hanya beberapa hal yang harus dilakukan. Stasiun asli memiliki LCD yang, untuk harga yang telah Anda bayarkan, menampilkan kemiripan daya keluaran. Mari kita lakukan hal serupa: kita akan mengambil pengontrol STM32F030 dalam konfigurasi minimumnya (dalam paket TSSOP-20). Salah satu input dari konverter A / D akan mengukur tegangan suplai dari tahap output dalam generator HF, sedangkan input lainnya akan mengukur arus. Untuk menghindari putusnya sirkuit pembumian, kami akan memasang resistor penginderaan saat ini ke kabel positif dan menerapkan pemindahan level menggunakan chip INA138 tujuan khusus , desain Burr-Brown pada hari-hari mulianya. Untuk menampilkan informasi, mari gunakan teks OLED dengan resolusi 16x2 yang dibuat oleh WinStar. Singkatnya. Tunggu, kami telah meninggalkan satu pin prosesor kosong. Nah, biarkan LED berkedip. Jangan tanya kenapa.

Firmware pengontrol ditulis dalam bahasa C menggunakan STM32CubeMX dan versi gratis IAR Embedded Workbench. Kode ini cukup sepele. Pada detak pengatur waktu sistem, sekali dalam 300ms, loop utama membaca data dari dua saluran konverter A / D, mengalikannya dan mengirimkan ke layar sebagai pembacaan daya. Di bagian bawah layar, nilai daya divisualisasikan di bilah yang diberikan dengan font yang disesuaikan. Setelah mematikan ujung solder, pawang interupsi yang berasal dari output detektor beban menghentikan timer referensi osilator HF. Untuk memastikan tidak adanya pembekuan atau kesalahan dalam MCU, saya telah menambahkan handler untuk kesalahan perangkat keras dan sinyal pengawas waktu; firmware ini juga menggunakan teknologi CSS (Clock Security System) yang, jika lembab dalam osilasi resonator kristal utama, beralih ke osilator RC bawaan dan meluncurkan kembali mikrokontroler. Ukuran total firmware adalah 10 KB. Saya mengunggah kode sumber firmware bersama dengan file proyek lainnya ke GitHub agar Anda yang paling ingin tahu melihatnya (tapi jangan berharap ada yang luar biasa di sana).

Tata letak

Perhitungan untuk semua komponen konverter LLC, termasuk nilai induktansi dari belitan transformator, disediakan dalam file tata letak yang dilampirkan pada proyek, yang dapat Anda lihat menggunakan PI Xls Designer. Saya juga memasukkan semua lembar data untuk komponen elektronik yang saya gunakan dalam proyek, mengunggah model LTspice dari beberapa bagian rangkaian dan beberapa foto tentu saja.

Hasil desain yang dijelaskan di atas adalah diagram skematik listrik berikut:



Diagram dan tata letak PCB disiapkan menggunakan DipTrace, dengan gambar dikonversi ke format Gerber untuk pengiriman lebih lanjut ke pabrik. Tata letak PCB dibuat agar pas dengan erat ke dalam casing perangkat, dengan satu seluruh lapisan ditutupi dengan bidang tanah untuk melindungi sirkuit arus rendah yang rapuh. Tata letak seperti itu membuatnya lebih mudah untuk membuat papan di rumah, karena tidak memerlukan keselarasan yang tepat dari template foto: Anda dapat mengisi hampir seluruh permukaan papan terbalik dengan satu bidang padat dan kemudian menggunakan bor tebal untuk membuat lubang bevel sekitar pin yang tidak perlu di-ground.





Karena beberapa bagian HF yang digunakan dalam desain memancarkan banyak suara radio dan komponen daya mudah kepanasan, tentu saja bahan yang saya pilih untuk casing adalah aluminium. Saya akan memilih G0476 case yang kira-kira cocok dari katalog Gainta. Kami akan memotong jendela untuk OLED menggunakan alat putar. Kami kemudian akan menghubungkan casing secara langsung ke kabel pembumian kabel daya bersama dengan pelindung kabel solder dan ground PCB.

Sayangnya, gagasan menghubungkan OLED yang lebih kontras daripada LCD datang kepada saya dengan baik setelah saya mengirim pesanan PCB saya ke pabrik. Level input CMOS dari WEH001602AGPP5N00001 OLED dari WinStar berbeda dari level TTL standar LCD, jadi trik dengan memberi makan + 5V ke pengontrol layar dan penerangannya, dan kemudian membaca sinyal logika dari mikroprosesor yang ditenagai dari + 3.3V tidak akan bekerja di sini. Saya harus menghubungkan monitor ke saluran 3.3V menggunakan kabel terpisah.

Untuk mengurangi kebisingan, saya memasang 390 Ohm resistor penekan interferensi ke dalam bus yang menghubungkan PCB dan monitor, dan menutupi mikrokontroler dengan pelindung foil tembaga. Dalam operasi normal, konektor pemrograman harus ditutup dengan bagian wanita yang menghubungkan pin debug secara langsung dan pin NRST - melalui kapasitor.

Pada akhirnya, perangkat saya memperoleh tampilan akhirnya:



Berikut adalah prosedur untuk pemanasan dari besi solder:

Intinya

Sekarang mari kita totalkan pengeluaran untuk kesenangan kecil ini:

Komponen elektronik - sekitar $ 50 (yang paling mahal adalah chip HiperLCS seharga $ 15 dan OLED seharga $ 10);
Fabrikasi PCB, biaya per 10 pcs. - sedikit di atas $ 40;
Kasing - $ 8.

Total biaya unit catu daya frekuensi tinggi aktual sekitar $ 100. Saya juga membayar besi solder dengan meja kerja ($ 170) dan dua kartrid ($ 100).

Saya tentu saja dapat mengoptimalkan pengeluaran sampai batas tertentu, misalnya eBay memiliki berbagai bagian Metcal yang digunakan, dalam hal ini kita berbicara tentang hanya beberapa puluh dolar, tetapi itu mungkin masalah preferensi pribadi.

Kesalahan

1. Jaringan kapasitor beban kristal diarahkan dengan cara yang salah dan sangat sensitif terhadap kebisingan HF. Cara yang benar adalah itu . Terima kasih kepada Alexander Chulkin untuk peningkatan penting ini.
2. Tidak ada dukungan untuk kemampuan untuk melepaskan kabel dari besi solder dari stasiun operasi, karena kadang-kadang dapat me-restart mikrokontroler. Ada baiknya mempertimbangkan pengenalan beberapa perisai tambahan dari bagian HF (saya tidak 100% yakin).

Kesimpulan

Sekarang izinkan saya berbagi dengan Anda tujuan utama yang saya kejar dengan proyek ini - pengalaman yang saya dapatkan dari bekerja dengan perangkat. Rasanya seperti menggunakan besi solder yang sangat kuat dan panas saat memegang alat kecil dan ringan di tangan Anda. Apakah itu sepadan dengan uang dan usaha yang dihabiskan, sulit untuk mengatakan. Saya akan membiarkan pertanyaan terbuka.