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  • 热度 5
    2024-4-9 00:21
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    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
  • 热度 9
    2024-3-14 00:16
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    【拆解】USB功率表,拆解分析电路、原理、成本。附原理图&成本计算
    前言 USB功率表是各位工程师的必备神奇吧!平时测手机、产品、制作电路的时候经常用的电流表,正好我之前就买过一个小的功率表,平时随手测一下充电宝、灯的功率还是很方便的,并且这个功率表还有计算放电容量的功能,以及记录时间的功能,这样还可以测一下充电宝的容量,还有放电时间之类的 正好这次可以拆解一下这款功率表,看看内部的用料成本,以及分析一下电流电压的采样电路 由于这次拆解分析的很详细,所以分章后部分会有原理图,以及采样电路的分析,大家可以参考参考,有什么问题,可以一起学习交流! 外观展示&铭牌讲解 (一)外壳采用的是硬塑料,侧边有个按钮的开孔,前后各有USB的开孔,正面是一块屏幕,尺寸大概是1寸,屏幕四周是黑边,所以实际上屏幕大小肯定是比看到的要小 (二)品牌名称和型号直接忽略,可以看到Voltage电压是:直流DC 4--30V 、 Current电流 0--5.1A 、协议支持QC2.0&QC3.0 (三)图标讲解: CE标志是欧洲共同市场 安全标志 ,是一种宣称产品符合欧盟相关指令的标识 RoHS标志是指电气和电子设备中限制使用某些有害物质的标志,说明该功率表无害 绿色环保标志 垃圾桶打×,这个标志表示打算丢弃此产品时必须将该产品送到适当的设施,以进行回收和循环再利用。 (四)外壳采用上下两块拼接而成,所以判断外壳可以撬开,但是四周有柱子固定,所以在拆的时候避免弄断柱子 拆解过程 (一)首先,因为外壳是由上下壳合起来的,所以可以把指甲或者尖一点的东西插进外壳的缝隙里面,然后慢慢翘起来一点,然后把撬棒插进去,沿着边边慢慢划过去,边划边翘,直到把四个角的外壳翘起来,然后就可以分离外壳了,外壳侧边没有涂胶水,这点非常好!也有可能是为了省成本或者是返工比较容易! (二)拆开之后发现没有螺丝固定PCB板,是直接套在支撑柱上的,可能也是为了省成本,不过这种固定的也是挺牢固的! PCB板 (一)粗略看一下PCB板,发现 MCU是打磨过的! 其实打磨过也不完全是坏处,因为打磨过的MCU还是有找出来的可能性的,因为只有常用的芯片才要打磨,自己定制的芯片可能连丝印都没有( 大家可以看我后面是怎么找到这个芯片的! ) (二)屏幕也是可以通过4个孔,固定到PCB板上,这点做的挺好的 (三)背面屏幕的过孔很多,正面几乎没什么过孔,所以表面的元器件大概率都能用万用表测得到通路 (四)屏幕有13个引脚,根据显示的颜色,以及引脚数量,判断是tft屏为主,所以后面分析,主要往tft屏幕去找 PCB&原理分析 (一) HT7133-1 ,由于mcu/屏幕等元器件要3.3v,所以这个芯片主要功能就是降压,允许输入电压30V,输出电压为3.3V (二) NTC测温 (热敏电阻)热敏电阻的阻值会随着温度的升高而降低。MCU的ADC检测到电路电压的变化,从而推断出当前的温度 (三) 电压采样区 通过电阻,可以将输入的电压,分压成MCU的ADC能检测到的电压,大概是0-3.3v左右,这样可以用ADC直接采样输入的电压 (四) 电流采样区 通过运放,由于采样电阻的值很小,所以导致压降小,所以需要运放放大之后,再进行采样,采样电阻的值为0.01R 【以下图的电阻,均为大概测量值!可能不准确!】 运放电路分析 1.运放采样了差分放大电路,相比于单端的放大电路,它可以有效地抑制共模噪声,并提供更大的动态范围和信噪比。 2. 放大增益计算如下图 我的运放计算方法是这样的,首先将电路分成两部分,左边①部分可以算出电流值,右边②部分可以根据①算出的电流值,通过欧姆定律算出输出的总电压值,最后再通过增益计算公式,计算出放大增益 3.中间是运放的独特功能 “虚短” ,所以可以直接看成一条导线,也相当于①和②部分共同的电流值 4.我们直接看结果就可以发现,电流的增益是4颗电阻决定的, 所以如果要更改输出的大小,只需要更改相应的电阻值即可 (五) 出厂测试/烧录点 通过万用表测量出点位,可以发现TXD/RXD这些串口通讯点,以及一个数据引脚,和供电引脚,所以这个大概率是出厂的烧录/测试点位 (六) TFT屏幕 1.SDA----SPI数据线,接MCU的MOSI引脚 2.SCL----SPI串口时钟线 3.RS----屏幕数据、信号、命令输入选择 4.RESET----屏幕复位输入 5.CS----屏幕选片信号输入 6.LEDK----背光/阴极 7.VDD----电源输入 8.GND----接地 9.NC----空脚 MCU分析 【该MCU为推测!如果和实际不同,请谅解!学习为主】 观察PCB的时候,很明显MCU是被打磨过的,经过几天的大海捞针,终于找到一款 引脚/功能/大小都十分合适的MCU ,并且大概率就是这款功率表的芯片,大差不差! 1.首先我认为,芯片如果是被打磨过丝印的话,第一点可以证明,这个MCU可能不是定制的,而是采用市面上比较常用的,而且很实惠的MCU,所以这款芯片还是很有可能被找到的 2.观察大小,这款MCU采用 TSSOP-20封装,这样搜索的范围就更小一点 3.最好分析的一点,就是该芯片的供电引脚是在第9脚VCC,和第7脚的GND,一般这样的布局挺少的,所以我大概看了十几个TSSOP-20封装的芯片后,终于找到(新唐)有这种MCU芯片,而且大多数布局都是第9脚VCC,和第7脚GND 4.于是,我在新塘的官网里面,和各大购物平台,找(新唐)的MCU,因为判断,这款MCU一点有多个ADC引脚,且还有串口通讯和SPI接口,所以又找了十几个之后,找到这一款 MS51FB9AE 数据手册https://wwo.lanzouj.com/ixBZu1rfq07c 原理图 【原理图用万用表测量得出,电阻值可能不正确,有什么问题可以一起讨论】 成本分析 (一)电阻电容批发一盘5000个大概15块钱,大概一个0.003,全部加起来就算0.06吧 (二)USB公/母座,批发大概是0.06一个,一个板子用两个就是0.12 (三)HT7133-1,输出3.3v,零售价0.1元,批发价不详 (四)LM321运算放大器,零售价0.04元 (五)侧卧轻触开关,零售价0.07元 (六)MCU---- MS51FB9AE ,零售价1.2元,批发1.15 (七)TFT屏幕,尺寸不详,大概是0.96吧,批发价6元 (八)PCB板,这个价格不详,按0.5/个算吧 (九)外壳价格也不详,两个外壳的话,也按0.5/个来算,那就是1块钱 产品成本合计 硬件成本: 0.06+0.12+0.1+0.04+0.07+1.15+6+0.5+1=9.04 软件成本 : 3 因为这个功率表在软件方面的重要性要大于硬件方面,且技术成本大多都在软件方面,所以每个表都算上软件开发成本3元吧 其他成本: 5 这些包括快递,人工,运营等杂七杂八的费用,这里算5元吧 合计:9.04+3+5= 17.04 相对于28块钱的售价来说,商家大概是可以赚个10块钱的吧,利润还是很可观的,我感觉大部分的花费可能都在软件开发上面吧! 总结 (一)功率表的原理大概就是采样电流和电压,然后计算出功率,硬件方面的难点就在于怎么确保采样的精度,软件方面的难点在于怎么处理收到的信号,并且取值,总体来说还是可以通过功率表学到很多东西的 (二)可以学习运算放大器,了解运算放大器的工作过程,放大倍数的计算,运算放大器作为模电的第一单元,其重要性也是非常重要的 (三)分析成本,可以看到所需的硬件成本个人制作大概就10块钱左右,外壳可能贵一点,所以大家想自己做一个这样的功率表也不是不行 (四)学习如何找出被打磨过的芯片,这样对于电路的分析有很大的作用