颠覆性的DIY:创客教你制作一个采用USB接口供电的电烙铁Solder Ninja

2019年09月11日 作者:Teardown

回顾:温度测量,校准和准确度

Weller RT技巧是一个很棒的工程项目。有些人已经把它们拆开了。它们嵌入了一个小型的加热元件和热电偶,它们只暴露在3.5mm插孔连接器的3个触点上。

热电偶利用Seebek效应,通过该效应,在一端连接的两种不同材料的导体仅在另一端产生电压差,该电压差与其长度上的温差成正比。热电偶根据所使用的材料对按类型排列。

话虽这么说,我想谈谈温度准确性。老实说,这可能是我认为我会花更多时间的事情。原因很简单:关于Weller RT尖端内部的热电偶类型的信息并不多。

我发现内部的热电偶可能是D型或更常见的K型,这是相互矛盾的建议。但即使我知道热电偶的类型,我仍然必须找到一种方法来确保测量是正确的。所以我想了一会儿,我怎么能校准那些将在300°C以上使用的东西呢?

我最初的想法是使用水的熔点和沸点,将大气压力的变化放在一边,并希望热电偶响应足够线性,以便在0°C和100°C下进行两点校准仍然适用一直到400°C。

然后我偶然发现了Hakko FG-100,这是一种专门为烙铁设计的校准装置,宣传了+/- 3°C的公差。我做了一些测量,并确定了一个线性定律来调整当前使用的Maxim MAX31855 K型热电偶到数字转换器的读数。

回顾:充电器兼容性,可变输入功率和用户体验

大约两年前,当我第一次开始这个项目的工作时,USB Type-C正在慢慢成为一种东西,随之而来的是Power Delivery,它有望提供高达100W的功率。

但是,USB充电器现在无处不在,我认为从环境的角度来看这一点并没有意义,而且对于那些通过该设备进行库存和销售USB充电器的麻烦。相反,人们会使用自己的。

这意味着还要增加对当前非USB Type-C充电器的支持。手机制造商早就意识到传统的5V/0.5A是不够的,并提出了各种解决方案,包括Apple在数据线上使用电阻的方式,允许高达5V的2.4A,或者高通快速充电方式在数据线上使用不同的电压电平,允许高达12V/1.5A。

我希望无论用户插入设备的电源类型如何,都应该尝试协议握手最大功率。但随之而来的是,出现了一个问题。这意味着相同的设备现在可以根据可用的功率量执行不同的操作(例如,加热到300°C在18W时大约需要10秒,但在12W时大约需要15秒)。因此,为了确保更好的用户体验,我决定该设备应在显示屏上提供可视反馈,指示与潜在智能充电器协商的电压和最大电流。

我还希望保持通过USB更新产品固件的能力,这意味着除了使用数据线来感应电阻器或改变电压电平之外,它们仍然可用于传统的USB通信。

当前保留的解决方案在数据线上使用Diodes Incorporated PI3USB9281充电器检测集成电路,然后是多路复用器,将这些数据线重定向到STM32的板载DAC,用于HVDCP协商或STM32的板载USB PHY。最后是用于USB供电的安森美半导体FUSB302 Type-C控制器。

自从最初的硬件设计以来,我偶然发现了多个其他专有的非标准充电协议(OnePlus Dash Charge,Oppo Super Vooc,华为SuperCharge,摩托罗拉TurboPower,MediaTek Pump Express),其中似乎存在很少的逆向工程。如果当前的硬件设计允许,我肯定有兴趣通过未来的固件更新添加对这些设备的支持。

下面就欣赏作品Solder Ninja的温度准确度演示。请注意,该器件采用12W电源供电,因此上升时间比较慢,可以在整个上升范围内都能看到具体温度的精度。

 

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