【RA】恒星智能加热台 - 嘉立创EDA开源硬件平台

# 恒星加热平台V1.0 ## `首先感谢瑞萨和立创EDA推出的活动`  # 一、题目要求: ## 设计一款用于 ~~```烤肉```~~ ```焊接电路板```的加热平台。实物图如下：  # 二、题目分析： ## 实现功能需要两套电路板：```加热板``` ```控制板``` ## 1、加热 ~~```烤肉```~~ 平台V1.0 ```点击右侧跳转``` [天璇加热台-加热焊台-烤肉架](https://oshwhub.com/iceiceice/jia-re-han-tai) ### 加热平台，可直接焊接电路板，温度在260度-300度左右。  ## 2、控制平台V1.0 ### 控制平台，控制加热平台的开关，实时检测平台温度。```更多功能待开发。```  # 三、实现原理： ## 加热板采用铝基板材质，设计方法如下： ### 1、铝基板是什么 ``` 铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般单面板由三层结构所组成，分别是电路层（铜箔）、绝缘层和金属基层。用于高端使用的也有设计为双面板，结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。极少数应用为多层板，可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。 LED铝基板就是PCB，也是印刷线路板的意思，只是线路板的材料是铝合金，以前我们一般的线路板的材料是玻纤，但因为LED发热较大，所以LED灯具用的线路板一般是铝基板，能够导热快，其他设备或电器类用的线路板还是玻纤板！ ```   ``` 铝基板（金属基散热板（包含铝基板，铜基板，铁基板））是低合金化的 Al-Mg-Si 系高塑性合金板（结构见下图），它具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能，铝基板与传统的FR－4 相比，采用相同的厚度，相同的线宽，铝基板能够承载更高的电流，铝基板耐压可达4500V，导热系数大于2.0，在行业中以铝基板为主。 ●采用表面贴装技术（SMT）； ●在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理； ●降低产品运行温度，提高产品功率密度和可靠性，延长产品使用寿命； ●缩小产品体积，降低硬件及装配成本； ●取代易碎的陶瓷基板，获得更好的机械耐久力。结构 铝基覆铜板是一种金属线路板材料、由铜箔、导热绝缘层及金属基板组成，它的结构分三层： Cireuitl.Layer线路层：相当于普通PCB的覆铜板，线路铜箔厚度loz至10oz。 DielcctricLayer绝缘层：绝缘层是一层低热阻导热绝缘材料。厚度为：0.003”至0.006”英寸是铝基覆铜板的核心技术所在，已获得UL认证。 BaseLayer基层：是金属基板，一般是铝或可所选择铜。铝基覆铜板和传统的环氧玻璃布层压板等。 PCB材料相比有着其它材料不可比拟的优点。适合功率组件表面贴装SMT公艺。无需散热器，体积大大缩小、散热效果极好，良好的绝缘性能和机械性能。 ``` ### 2、如何让铝基板发热 #### （1）电阻通电产生热 ``` PCB走线电阻计算公式： R=ρL/(1000*WD)* *ρ为铜的电阻率： ρ=0.0175Ωmm^2/m* *L为走线长度： 单位mm* *W为走线宽度： 单位mm* *D为PCB铜厚度： 1oz 覆铜板铜箔的厚度是0.035mm* *eg：1mm宽100mm长的走线电阻是R=ρL/(1000*WD)=0.0175*0.1/(0.035*0.001*1000)=0.05Ω=50mΩ ``` #### （2）希尔伯特曲线 ``` 1890年，意大利数学家皮亚诺（Peano G）提出能填满一个正方形的曲线，叫做皮亚诺曲线。后来，由希尔伯特作出了这条曲线，又名希尔伯特曲线。皮亚诺对区间[0，1]上的点和正方形上的点的对应作了详细的数学描述。实际上，正方形的这些点对于t∈[0,1],可规定两个连续函数x=f(t）和y=g(t），使得x和y取属于单位正方形的每一个值。 [1] 希尔伯特曲线是一种能填充满一个平面正方形的分形曲线（空间填充曲线），由大卫·希尔伯特在1891年提出。 由于它能填满平面，它的豪斯多夫维是2。取它填充的正方形的边长为1，第n步的希尔伯特曲线的长度是2n - 2-n。 1890年，意大利数学家皮亚诺（Peano G）提出能填满一个正方形的曲线，叫做皮亚诺曲线。后来，由希尔伯特作出了这条曲线，又名希尔伯特曲线。皮亚诺对区间[0，1]上的点和正方形上的点的对应作了详细的数学描述。实际上，正方形的这些点对于t∈[0,1],可规定两个连续函数x=f(t）和y=g(t），使得x和y取属于单位正方形的每一个值。 [1] 希尔伯特曲线是一种能填充满一个平面正方形的分形曲线（空间填充曲线），由大卫·希尔伯特在1891年提出。 由于它能填满平面，它的豪斯多夫维是2。取它填充的正方形的边长为1，第n步的希尔伯特曲线的长度是2n - 2-n。 希尔伯特曲线长度计算： 总长度 l 阶数为 n 单位长度为 d 总长度为 l = (2^(2n) -1)*d 使用希尔伯特曲线铺满一个正方形，则大正方形每条边的长度为 m = d * (2^n) ``` #### 1、控制板实现： ##### 控制板采用mos管控制电源输出，NTC采集发热板温度，单片机控制开关，从而控制发热板温度。      ## 原理图设计说明 #### 1、电源部分：（DC-DC 12V-5V）  #### 2、电源部分：（DC-DC 5V-3.3V）和 基准电源2.5V  #### 3、控制部分：导通采用NMOS控制GND的通断来控制   #### 4、电流电测电路：运放：加法器  ##### 测试过程：采用multisim仿真测试 ###### （1）通过软件仿真，可以通过电压的变化确定输出电流的大小，检测方式采用单片机ADC实时监测，并显示到屏幕上。 #### 图1： 采用运放加法器采集输出电流 5A结果  #### 图2： 采用运放加法器采集输出电流 8A结果  #### 图3： 采用运放反馈采集输出电流 5A结果  #### 图4： 采用运放反馈采集输出电流 5A结果  ## PCB设计说明 ### 1、电源部分：（DC-DC 12V-5V） ``` 电源部分元器件尽量靠近摆放 ``` ## 软件说明 ### 1、软件部分见附件  ### 2、软件代码部分解析 ``` oled部分代码 err =R_ADC_Read(&g_adc0_ctrl, ADC_CHANNEL_21, &adc_data1); assert(FSP_SUCCESS == err); a0=(adc_data1/4095.0)*3.3; a=a0*100; b=a/100; c=a/10%10; d=a%10; OLED_ShowCHinese3(0,4,0);//电 OLED_ShowCHinese3(16,4,1);//源 OLED_ShowCHinese3(32,4,2);//电 OLED_ShowCHinese3(48,4,3);//压 OLED_ShowString(64,4,":",16); OLED_ShowNum(72,4,b,1,16); OLED_ShowString(80,4,".",16); OLED_ShowNum(88,4,c,1,16); OLED_ShowNum(96,4,d,1,16); OLED_ShowString(104,4,"V",16); ``` ## 视频分享-------[BILIBILI 完整版本视频](https://www.bilibili.com/video/BV1fS4y1c7ag/) ### 以下分别为原理图PCB设计、纯手工焊接电路板、代码编写、3D外壳设计。