触摸屏版本的T12焊台

基于ESP32-S3和1.9寸电容触摸屏的便携式焊台,支持锂电池供电和Type-C充电,提供精确的温度控制和电量监测功能

一、项目背景

因为焊一些板子的时候对静电和感应电比较敏感,所以一直都想做一个使用电池的烙铁。正好前一阵子做其他东西的时候做了一个88×38盒子的1.9寸触摸屏面板,所以就利用这个条件撸了一个。

二、硬件组成

硬件层面主要由充电部分、主控部分、电池等构成。

1. 充电部分

由IP2368构成,使烙铁可以通过具备快充功能的充电头供电。为了实现数据监控,采用了IP2368-I2C-COUT型号,可以监视各种充电参数。由于没有使用IP2368的TYPE-C输出功能,所以增加了一片LTC2944实现电池电量监测等功能。

IP2368充电部分参考了部分开源项目,主要是小煜哥哥的,项目地址:https://oshwhub.com/wzw666/ip2368

2. 主控部分

采用ESP32-S3加一片1.9寸的电容触摸屏构成。

1.9寸触摸屏

1.9寸触摸屏

ST7789V2主驱动+CTS816D触摸驱动。屏是好屏,就是这个尺寸略微尴尬,所以价格有点贵。选择它的原因是可以安装在88×38的机壳面板上。

ESP32-S3主控

ESP32-S3主控芯片

选择的是N16R8版本,也可以选择小容量版本节约成本。使用要注意一些引脚是不能使用的,比如USB HOST的引脚和内部FLASH、RAM占用的引脚。

烙铁头部分

参考ESP32PicoD4的,项目地址:https://oshwhub.com/xpya/open-t12-zhu-que-t12,但是做了很多改动,包括烙铁头引脚的定义也做了调整。

重要提示:很多T12焊台项目的引脚定义都不一样,插入烙铁头之前仔细检查烙铁头的引脚和主控板的引脚是否一致,否则轻则没法使用,重则烧掉CPU!

3. 电池部分

电池在某宝采购的成品的6串锂电池板,88×38机壳的。

本项目主控板也可以采用24V开关电源供电。只是机壳后面板就要选择交流插座的了。

4. 面板部分

由于没有成品的88×38面板能够适配1.9寸触摸屏,所以只能自己用小型CNC撸了一个。

建模使用的是MasterCAM建模生成G代码,SolidWorks仿真,没问题后使用雕刻软件在CNC小床上撸。

三、软件部分

软件采用arduino框架,VSCODE+Patform IO开发软件。Arduino原生那个IDE,代码多了那个编译速度,相当感人,不是一支烟的功夫,而是一顿饭吃完了回来,它还没编译完。。。

UI部分采用的是LVGL8,虽然LVGL9发布了,但是浅尝了一下移植,没有8那么容易,感觉还有BUG,放弃了,等它成熟后再说。

软件部分主要特点:

温度校准功能

允许用户通过触摸屏UI将烙铁头热电偶的输出电压与实测温度按照15个电压点进行一一对应校准,可以让烙铁头温度非常精确。推荐采用高精度温度测量方法,比如FLUKE的热成像仪进行温度校准。

PID控制算法

正常工作模式和校准模式均采用2分段PID进行控制:温升快速、回温快、温度准。同时2种模式的4组PID算法参数完全开放,可以直接在触摸屏UI上进行调节,直接观察PID温度控制效果。

电量参数监控

搭载IP2368、LTC2944、INA226一共3路电量参数监控:可以直接查看USB、电池、烙铁头的各种工作电量参数。如果出于成本考虑,也可以直接舍弃掉LTC2944或者INA226,不影响主软件运行。

多路烙铁头状态监控

使用NTC电阻、热电偶和干簧管多种监控手段监控烙铁头工作状态,检测烙铁头插入、拔出、手柄放置状态,实现节能等功能。

采用的主要算法:

  • 卡尔曼滤波器:对热电偶输出电压进行滤波,达到输出平稳效果。
  • 多项式拟合算法:
    • 参考polyfit多项式拟合算法,对热电偶的输出电压与温度之间的关系进行3次多项式拟合。
    • 参考polyfit多项式,对电池电压与电量之间关系进行1次和3次多项式分段拟合。

四、实物展示

五、附件内容

六、注意事项

  1. 本项目为开源项目,仅限研究学习使用,并不适合用于任何商业目的,请遵守相关开源协议使用。若使用本项目内的任何电路图、PCB、源代码等于商业目的而带来的知识产权纠纷、产品安全问题与本项目上传者无关。
  2. 充电板与主控板之间通过I2C连接。充电板上有IP2368和LTC2944两颗芯片通过I2C总线与主控板通信。
    • IP2368有多种型号,请参考该芯片手册。带I2C功能的型号与不带I2C功能的型号,除I2C总线部分的引脚外是兼容的,都可以用。如果采用不带I2C功能的型号,将不能读取充电参数。
    • LTC2944用于锂电池电压、电流、功率、电量监控,部分功能与IP2368是重复的。
    • 整机可以不用锂电池,而采用24V开关电源配合使用。在此情况下,软件部分将没有IP2368和LTC2944的数据。但是主控板上有INA226监控主控板电量数据,以此作为烙铁头的工作条件参考。