原创 【拆解】数显电烙铁,几个大牌都在用的公模,分析做工、原理、电路、成本

2024-4-9 00:21 1170 3 5 分类: MCU/ 嵌入式 文集: 拆解活动


前言
电烙铁作为各位工程师、同学必备的工具之一,重要性不言而喻,虽然大家可能都在用那种主机控制的电烙铁,但是不太方便携带,以及成本的因素,所以只能买这种数显的电烙铁。
正好我身上有一只2年前买的电烙铁,但实际上没有用多久,就给我摔坏了(换烙铁头的时候,电烙铁摔到地上,把陶瓷发热芯摔断了)所以正好拆解出来,和大家一起分享一下内部的做工、电烙铁的原理、电烙铁的电路分析,以及这款电烙铁的成本分析,因为这款电烙铁,我看几个大牌子做的都大差不差,所以应该是一款通用的公模,所以用的电路都是相对稳定、常用的,对于大家分析、学习很有帮助!


外观展示

1.整体的做工非常好,没有一点毛刺,手柄黑色地方应该采用了隔热硬塑料,一方面可能是为了安全考虑,防水防火防电的硬塑料,同时可以节省一点成本。手柄上方还有一个,胶套,应该是起到隔热、防滑的作用
2.插头采用了三叉插头,接地的作用,一是为了电烙铁漏电时防止触电, 二是为了焊接集成电路和半导体器件时感应电将这些元件击穿
3.手柄线后面还有一个保护线的螺纹套,我觉得这个非常细节,这里可以有效防止,在使用电烙铁的时候,经常移动,折弯线,所以套了个螺纹套,让线可以分散弯折时候的力


拆解过程
【注意!拆解过程必须断电!】
(一)首先可以先拧开固定烙铁头套环,即可取出烙铁头

(二)继续拧开黑色的固定环,即可取出固定发热芯的套环

(三)将隔离管和弹簧拿出来(隔离管的作用是:防止发热芯接触到PCB板)

(四)将PCB板直接抽出来,没有卡扣

(五)观察板子,可以发现板子是不能从后部抽出去,所以可以断定,工厂是先将电源线穿过手柄,然后再焊接(电源口有人工焊接痕迹)

(六)发热芯为可插拔,可替换的,这点做的不错


PCB板&主要芯片

(一)主控芯片----FT61F0A5(疑似)
强烈建议芯片厂商,以后请标注官网的型号,请勿使用内部丝印。观察丝印,上面有品牌图标,以及内部丝印,此丝印只有在他们生产的时候才知道,对外销售、对外资料是没有这种丝印的
所以只能去FMD公司的官网,一款一款芯片去找
1.首先看封装可以确定是TSSOP-20的,所以从20引脚芯片里面找
2.可以测量引脚7为GND,引脚9为VCC,所以只需要看这两个引脚就可以排除很多不同的芯片
3.足够的耐心
经过一段时间的寻找,找到两款非常满足需求的型号,FT61F0A5和FT64F0A5,64比61多一个OPA功能,其他没什么两样,所以看在通用以及成本方面,大概率采用的是FT61F0A5

(二)降压芯片、电路----FT8430
buck电路就是一种非常常见的降压电路,在此电烙铁中的作用是让220V的交流电转化成5V的直流电,供MCU以及其他元器件使用
  • 能效高:由于BUCK电路通过开关管进行脉冲调制,因此其能效通常比线性稳压电路更高。
  • 输出电压稳定:BUCK电路通过电感和电容的协同作用,能够保持输出电压的稳定性。
  • 可控性强:BUCK电路通过PWM控制,能够实现对输出电压的精确调节,从而满足不同应用场景的需求。
  • 成本低:相较于其他降压电路,BUCK电路所需要的元器件较少,因此成本相对较低。
1.电路采用的开关管为FT8430,采用SOT23-3封装
2.输入220V交流电,输出5V直流电
3.内部集成VCC欠压保护(UVLO)、VCC过压保护(OVP)、过温保护(OTP)、逐周期过流保护(OCP)、输出短路保护(SCP)。

(三)双向可控硅----BT136-600D
双向可控硅相对于一个开关,用来开关发热芯,单片机给到可控硅一个信号,可控硅就可以导通,可控硅导通发热芯加热
1.MCU能控制可控硅的原理是,控制电容的充放电,当电容达到某个电压值的时候,触发二极管,让可控硅导通
2.同时有一路反馈,反馈回MCU,当电压降低时,MCU继续给出信号让可控硅导通
3.MCU配合可控硅控制,能让控温更加精确且稳定


(四)LCD屏幕(定制)
LCD屏幕似乎是定制的,而且引脚也比较奇怪,由于没有相关的资料,所以我把引脚尽量标出来了,发现有一组i2C和一组spi,难不成一块屏幕可以用两种协议?或者说有一种方案是备用的?可以确定的是最后四位引脚是内部数码管的引脚,且有电阻分压


PCB电路
【电路由我用万用表测量,并结合自己的经验所画,可能有误,欢迎指正!】
(一)AD 220V转DC 5V 降压电路

(二)主控芯片

(三)LCD屏幕

(四)出厂烧录、测试点

(五)按钮

(六)交流电输入(地线忽略)

全家福


制作原理
其实原理还是比较通俗易懂的,就是MCU控制可控硅的导通,让发热芯加热,同时反馈到MCU,让MCU控制电压变化
1.MCU控制可以更加精准的调节温度,同时让温度不要无限增加,以免烧坏发热芯
2.220V转5V的BUCK电路(降压电路)用到的元器件少,而且相对稳定,且内置多种保护功能
3.mcu控制电容的充电速度,控制可控硅导通,实现小功率设备控制大功率设备


成本分析
(一)基础元器件----电容电感电阻,二极管,电解电容,按钮这些元器件都是非常便宜的,电解电容和电感会贵一点,所以直接算2元


(二)FT61F0A5,批发商的报价是0.79元

(三)FT8430,这个大概是0.3

(四)BT136 -600D,0.27

(五)定制LCD,由于不知道定制的价格,所以找了个类似的,大概是0.5

(六)PCB板,这块板子是个多层板,而且打孔的地方比较多,就按照2元算

(七)外壳,外壳是由耐高温的硬塑料做的,还有一块透明塑料面板,烙铁头部分为铁,所以整体按6块钱算

(八)三叉电源线,价格大概在5块钱一条,且有3c认证

(九)陶瓷发热芯,3.2元一个

硬件成本总计:20.06
软件成本/人工/物流:10
其实硬件方面的成本主要是在外壳和电源线上面,内部电路板的花费其实不是很多。
所以更多的技术在软件和调试方面,因为电容的值和软件的反馈值选择错误的话,很有可能会导致温度不准确,发热芯烧坏等风险
这个模具我看到用在很多大牌上,所以厂家可能会对其优化,但是硬件方面肯定足够稳定
总计:30.06
30块钱的成本来看,商家基本上可以赚15-20块钱左右,利润还是非常可观的!不过在软件成本方面,可能厂商会投入更多进行测试和调温

改进/建议方案
其实在硬件方面,方案已经足够成熟且性价比合适。而软件方面,这么多大厂的工程师调教过,也不用太多担心
所以在软件、硬件方面不需要怎么改进
但是希望厂商可以开源学习一下,因为在写这篇文章的时候,网上对于数显电烙铁的资料几乎为0
既然板子上面有预留测试点,直接开放给大家,一起调温、测试,这样还可以得到大众的反馈

总结
(一)在电源方面,可以学习到BUCK电路(降压电路)
这个电路电压十分的宽,几乎可以将任何常用的电压,降到直流5V,而且足够稳定、精确,而且使用到的元器件也很少
(二)在可控硅方面,可以学习到使用MCU控制可控硅的导通,实现小功率器件控制大功率器件
而且可以学到可控硅调光、调压等电路
(三)其实电烙铁的硬件成本是足够低的,主要的成本还是在软件方面,可见软件的重要性










作者: 小恶魔owo, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-4067534.html

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文章评论2条评论)

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luckyzy2000 2024-4-24 16:11

赞!

自做自受 2024-4-9 13:14

阅读长见识,谢谢分享!
物命在人,使用要小心啊!
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