T12焊笔v6.1 - 嘉立创EDA开源硬件平台

    首先，对打板上个版本的小伙伴说声抱歉，因为做这个电烙铁的时候只是想利用一下屯的屏幕，并没有想到要开源，也没有想到在开源迷你加热台后，小伙伴们更加关注我的焊笔，所以，我做了一版市面上可买到的0.5寸屏幕的，方便感兴趣的小伙伴动手做一支属于自己的电烙铁。其次，说一下制作这个电烙铁的初衷吧，还记得十几年前第一次拥有的电烙铁是那种十几块的外热式的，后来又用过内热式的，用久了就不沾锡，一把趁手的工具很重要，心想都什么年代了，电烙铁怎么还是电烙铁的样子，像一支笔一样便携不可以吗，正好接触到了T12烙铁头和体积小功率大的氮化镓充电器，还有要硬核，就必须给他透明外壳，可以清晰可见每个元器件，想必这也是每个理工男的最爱吧，还有我更期待大规模应用透明PCB的那一天。

    接下来看几张模型图吧。

    最后，我是极力推荐喜欢的小伙伴自己动手做一个，成本也不会过百，而且还有纪念意义，买来的毕竟是商品，还有非常感谢嘉立创提供的服务支持，从PCB设计到打样，元器件采购，3D打印，让我在电脑前就实现了创作自由。

1 功能简述

• 精确控温：优化后的PID参数响应快、超调小、误差±1℃（仅针对西安头和PD65W充电器，其他烙铁头需优化）； 
• PD  供电：PD诱骗20V电压供电，目前仅测试65W充电器，其他功率的PD充电器也可以，只不过要调整PID参数； 
• 人机交互：0.5寸OLED简洁界面，具有实际温度、设定温度、5V/20V电压标记、锁定/解锁温度、静音/蜂鸣切换、锁定时间，三个触摸按键，一个蜂鸣提示，具有电源指示灯、加热指示灯（PWM）、+/-键触摸指示灯；
• 温度校准：可兼容不同品牌的T12烙铁头，通过测量五个校准点的实际温度进行校准（西安头无需校准），具体操作见操作说明；
• OTA 更新：首次烧录固件通过TTL下载器，后续连接WIFI后即可实现在线更新程序，这个主要是方便滴胶封装后更新程序。

2 原理简述

• T12烙铁头集成加热丝和热电偶共用两根线（当然不是我做的），实现加热和测温；
• 运放将热电偶两端产生的热电动势进行处理得到模拟量输入到ESP8266仅有的ADC引脚，通过程序计算转化为温度值；
• PID控温，通过PWM驱动烙铁头的加热丝；
• 调用U8G2库通过IIC驱动0.5寸OLED；
• 通过PD诱骗芯片与PD协议握手获得20V电压；
• 三棱柱PCB立体焊接，通过PCB半孔焊接，三面弹片夹持稳定，电流充足。

3 操作说明

• 插电前不要触摸三个触摸键处，因为触摸芯片在上电后0.5s内进行校准，捏住尾部插入Type-C插头即可；
• 开机后长触摸“+”键解锁后即可设定温度，程序设定最大380℃，为了延长烙铁头寿命；
• 触摸按键说明：

1. 配网：上电后立即触摸“TOUCH-”进入配网模式，首次配网需要在手机端连接“T12焊笔配网”的WIFI，连接后在弹出的网页中输入要连接的WIFI名称及密码，保存，后续不用再次输入，除非当前WIFI无法连接，会重新进行配网。；
2. 温度校准：上电后立即同时触摸“TOUCH-”、“TOUCH+”进入温度校准，共有5个校准点，通过外部温度传感器测量烙铁头的温度，并通过“TOUCH-”、“TOUCH+”（温度减小、增大）将测量的温度值调到当前，触摸“TOUCH”进入下一个校准点，重复操作直到第五个完成；
3. 亮度调节：上电后立即触摸“TOUCH+”；
4. 静音/蜂鸣切换：使用过程中同时触摸“TOUCH-”、“TOUCH+”、“TOUCH”，屏幕左下角显示状态，设置状态掉电后不丢失，开启蜂鸣后调节温度会有声音反馈，加热完成提醒，开机音；
5. 锁定/解锁温度切换：使用过程中双击“TOUCH”进行切换，掉电后状态丢失。在不锁定温度情况下，大拇指触摸“TOUCH”进行加热同时无法调节温度（防误触），否则停止加热；锁定温度后即使不触摸“TOUCH”也会加热，同时无法调节温度，计时5分钟（程序代码里可修改时长）后重启，防止忘记断电后危险的发生。

4 注意事项

    针对我在制作过程中踩过的坑以及小伙伴可能会遇到问题，我做了一下整理，可能还有一些是我考虑不到的，小伙伴们可以写在评论区，看到后会及时回复，目前不打算建交流群，因为还有学业，暂时没有精力去搞这个，所以我会尽可能的写的详细一点，让小白都能按照教程制作，附一下之前版本的教程视频链接https://www.bilibili.com/video/BV1Wq4y1Y7PS?share_source=copy_web

• 主要元器件准备

• 焊接与PCB分板

可以先整板焊接后再用勾刀分板，但要小心不要割到线路，也可以先分板后单独焊接，新手推荐该方法。先焊接正面贴片的元器件，再焊接背面的蜂鸣器和母座，接下来焊接弹片，最后焊接屏幕，焊接屏幕时FPC的焊点要小。

每块板通电测试无误后，进行三棱柱立体焊接，先将三块板塞到辅助定位块进行定位，调整好位置，先焊接尾部的半孔，最好是先不要一次性焊牢，留有调整的余地，就像拧多个螺钉，不要一次性拧紧某一个，先稍微上点锡，等三棱柱结构确定后再多上锡焊牢。

• 编译烧录

用Arduino进行烧录程序，至此之前要进行编译，需要添加库文件，否则编译出错。 首先安装ESP8266的开发板库，我上传了离线安装包（8266_package_2.7.4.exe）在附件里，直接双击运行即可，安装好重启Arduino，选择开发板，如下图所示，用的8285就选择8285的，8266就用8266，这俩在烧录时有区别。 

安装库文件，如下图所示，添加附件里的.ZIP库，也可以点管理库后搜索在线安装。

编译成功后进行烧录，用TTL下载器连接到板载的TX、RX、3V3、GND，我是用的自制的ESP8266下载器，对准四个焊点按住烧录，反正只用一次，后续烧录就用OTA了。在进行烧录前要进入下载模式，用镊子短接IO0的两个焊点，保持住，同时用另一个镊子短接一下RST两个焊点后断开，然后再断开IO0的短接，之后就是开始烧录了。

• 外壳制作

设计最初是用滴胶一次性封装作为外壳，这样最大的优点是体积小，硬核炫酷，但制作麻烦，要做硅胶模具和密封，凝固时间还要几天，成功率也很低，之后还要打磨抛光，在密封条件下正好选用触摸按键（同时这也是一个坑）。 于是我就退了一步，不透明就不透明吧，尝试一下3D打印分离式外壳，虽然也有透明材料的，但不建议没有打印机的小伙伴尝试（我问了一家要100+）。我先是打了一个样，白色光敏树脂的，主要是测试一下尺寸合不合适，如下图， 

果然内腔有点大了，但这不是问题，稍作修改就可以，现在我们学校封校，并没有打印机和快递超级慢，所以没有迭代修改的机会，期待身边有光固化打印机的小伙伴能帮我验证一下（STL文件见附件），不推荐用FDM打印机，因为是壁薄且是细长轴结构，底部附着热床不牢固，表面精度不高，尽管我增大了底部附着面积。 外壳打印模型如下图所示，包含两个零件，外壳和外壳盖，外壳为了增加打印时附着面积加了一个辅助圆板，打印完成后剪掉就好了。 

我也尝试在三维猴下单，选用了URT6180光敏树脂和PA12尼龙如图所示，不选白色因为太普通。

• 触摸问题（自己挖的坑自己填）

之前用滴胶封装的外壳是直接和触摸盘接触的，所以只要搭配合适电容值的电容就可以有一个合适的触摸灵敏度，而现在的分离式外壳与触摸盘之间有空气介质，把电容的容值调到最小灵敏度最高，也远远不够，这样就会导致隔着一层外壳而无法触摸到里面的触摸盘（完了，那不废了），好在最终找到了一种介质——纳米无痕胶（单面的），裁剪大小合适的一块贴在触摸盘上，减小与外壳之间的间隙，这样就完美解决了触摸电容的问题。

5 更新说明

• 2022-04-26   验证替换屏幕，修改显示部分程序；
• 2022-05-02   使用嘉立创EDA专业版重新绘制原理图和PCB；上传Gerber文件可直接嘉立创免费下单，BOM表立创商城一键配单（注：个别元器件暂时没货，我开始画原理图时还有货，等我上传教程时就没了😂）；
• 2022-05-13   验证专业版绘制的PCB，ESP8266、PT2042、GS8551兼容性，结论：完全👌；

                专业版EDA自带焊接辅助工具，开源工程右上角-编辑器打开，打开PCB文件，工具-焊接辅助工具；

                提醒：焊接难度的确有点高，所以第一次不成功很正常，多试几次，建议电路分模块焊接，边焊边测；

• 2022-05-20   打印外壳验证完成，使用标准大小的外壳打印即可，无需使用偏大版本，效果视频见附件；            

                 解决触摸问题，使用铜箔胶带增加触摸盘面积，如下图；