Модернизация usb паяльника установка микропроцессора stm32

Обновлено: 07.07.2024

Перед пайкой надо подготовиться — и не только морально (КЭП MODE ON):

Открыть мануалы (крик с галерки: «Мануалы не открывают, их курят!»).
Нарисовать схему в Sprint Layout (недовольные возгласы: «фууу! Прошлый век! Орел рулит!»).
Распечатать и перевести схему по технологии ЛУТ (истерика: «Тру-пацаны используют фоторезист!»).
И, наконец, вытравить — персульфатом аммония.

Для планшетов и прочих андроидов советую приложение ST MCU FINDER. Через него можно найти любой STM, скачать любые доки: от аппнотов до ерратов (формат pdf).

Раскурку начнем с мануала потоньше — даташита (который, напомню, «Product Specifications»). Схему нашей козявки (STM32F030F4P6) можно посмотреть на странице 27

Примерно там же можно найти подробное описание каждой ноги. Сейчас это необязательно (хотя для интереса можете и почитать), достаточно и картинки. Что мы из нее видим:

На 1-м выводе расположен BOOT0 — забегая вперед, в режиме прошивки на нем должен быть высокий уровень. В обычном состоянии он подтянут к земле резистором порядка 10k.
На 4-м выводе у нас RESET. В обычном состоянии — подтянут к питанию.
На 5-м — VDDA. Источник опорного напряжения АЦП. Должен быть не меньше VDD (16-й pin). Объединяем выводы 5 и 16.
На 15-м — VSS. Земля.
На 16-м — VDD. Питание (не более 3,6 В). Как упоминалось, объединяем с 5-м выводом.
Остальные — порты ввода/вывода с разными полезными доп. функциями.

Покурили мануалы — и хватит. А то с непривычки голова будет болеть. Что там у нас дальше?

2. Sprint Layout
Итак, камень идет в 20-лаповом корпусе TSSOP-20. Кому-то привычней рисовать все детали в вручную, а для лентяев вроде меня dcoder в свое время выложил готовый макрос [2]. Рисовать общую схему не буду, она проста, как две копейки. А вот пару хинтов Sprint Layout упомянуть следует (смотрим врезку к статье [3]). Здесь представлю сразу результат (само собой, lay-файлик прилагается):

Выводы NRST и BOOT0 подтянуты резисторами на 9.1 кОм к питанию и земле соответственно.
Для экономии места на плате и удобства разводки VSS и VDD вынесены отдельно.
На VDD подается напряжение 5V (например, от usb), которое на стабилитроне BZV55C3V3 понижается до 3,3V.
Перед стабилитроном стоит токоограничительный резистор на 50 Ом — ИМХО, он тут лишний, но пусть будет.
Между питанием и землей (справа) стоит фильтрующий конденсатор.
Типоразмер конденсатора и резисторов — 1206.
Разъемы — pls.

В результате получается что-то такое:

Чем так угажена плата, спросите? Это я в первый (и, надеюсь, в последний!) раз в жизни затестил «жидкое олово». Может, пожадничал/недодержал/передержал, но желание лудить таким способом отпало напрочь. даже канифоль смывать не стал. Лучше уж буду лудить по-старинке, жалом паяльника. Расстроился, приклеил на обратную сторону бумажку, стараюсь теперь не переворачивать:

Но мы отвлеклись, тут все-таки речь про Sprint Layout. Усложним схемку, сделаем ее более удобной и автономной:

Слева направо: тактовая кнопка сброса (резет он и в Африке резет), подтягивающие резисторы от NRST и BOOT0 по 9.1 кОм, два переключателя DS1040-01RN, по центру платы — разъем под дисковую батарейку CR2032, справа фильтрующий конденсатор. Ну и pbs-панельки, чтобы было куда втыкать (лучше делать несколько рядов). Результат получился лучше (см. ниже). Начинаем ЛУТить и травить.

3. ЛУТ и травление
Фотографировать утюг и принтер я не буду. В самом деле, что, вы утюга никогда не видели? :) Распечатали, выкинули (потому что забыли отзеркалить), распечатали снова, обезжирили плату, перевели на нее схему. А теперь нам понадобится скотч. Равномерно наклеиваем его на плату и хорошенько разглаживаем:

Цель — избавиться от этих ужасных прожилок, что остаются после глянцевой бумаги. А заодно проверим качество ЛУТа. Аккуратно сдираем скотч, на нем остается такой вот рисунок:

По этому рисунку не только хорошо видно, где глянец не сошел полностью, но и легко понять, куда плохо лег тонер. Берем маркер, закрашиваем огрехи — теперь точно нигде протрав не будет!

Видно, что дорожки теперь чистые, без белого налета ~~на ваших зубах~~, впечатление портят только следы, оставшиеся после скотча. Что с ними делать? Хорошая новость — ничего. Этот клей никак не мешает травлению персульфатом (с хлорным железом сложней — может и не вытравиться), так что смоем его потом, вместе с тонером.

Травить будем персульфатом аммония. Да, многие его не любят. Да, протравы не редкость. Да, это вам не хлорное железо, нельзя просто так бросить плату и уйти на часик заниматься своими делами. Но есть главный плюс — скорость травления. Ну и еще однокомпонентность — кроме него и воды ничего не надо. Пока травлю, мне нравится. Для нашего случая хватит чайной ложки на треть стакана воды:

Вода должна быть горячей (но не крутой кипяток, идеально — вода из кулера). Плата в стакан не поместилась, так что перелил раствор в другую емкость:

Особенность в том, что просто так оставлять нельзя — вода остынет, после чего травление затянется на несколько часов и привет, подтравленные дорожки! Потому садимся поближе к плате, берем в руки ложечку (пластиковую) и начинаем водить ей по поверхности платы. Ну или автоматизировать: пузырьки, вибраторы или какая-нибудь струйная травилка должны дать аналогичный результат. Как и подогрев. После минут 5-6 плата становится такой:

Еще минут 6-7, потом отмывка — и вот результат!

Теперь лудим и паяем. Здесь я эти процессы рассматривать не буду, просто отправлю, например, сюда [4]. Результат:

Вот у нас и получились первые полигоны для испытаний, можно начинать прошивку!

Настройка DIY станций Hakko T12 с Led индикатором.И аналогичных.

Настроек у станции не так много, большинство из них настраиваются один раз.

Непосредственно при работе паяльника можно изменять шаг регулировки температуры и производить программную калибровку температуры — пункты меню Р10 и Р11 . Делается это следующим образом — нажимаем на ручку энкодера и удерживаем примерно 2 секунды, попадаем в пункт Р10 , кратковременным нажатием изменяем порядок (сотни, десятки, единицы), поворотом ручки изменяем значение, затем опять нажимаем и 2 сек. удерживаем ручку энкодера, значение сохраняется, а мы переходим в пункт Р11 и т.д., последующее 2с. нажатие возвращает в рабочий режим.

Чтобы попасть в расширенное программное меню нужно зажать ручку энкодера и не отпуская подать питание на контроллер.

Наиболее часто встречается следующее меню (краткое описание, в скобках приведены значения по умолчанию):

P01 : опорное напряжение АЦП (2490 мВ - эталон TL431)
P02 : настройка NTC (32 сек)
P03 : вход ОУ коррекция напряжения смещения (55)
P04 : коэффициент усилителя термопары (270)
P05 : коэффициент пропорциональности PID pGain (-64)
P06 : коэффициент интегрирования PID iGain (-2)
P07 : коэффициент дифференцирования PID dGain (-16)
P08 : время засыпания (3-50 минут)
P09 : (в некоторых версиях - P99) сброс настоек
P10 : шаг установки температуры
P11 : коэффициент усилителя термопары

Для перемещения между пунктами меню нужно кратковременно зажимать кнопку энкодера.

Также иногда встречается следующая конфигурация меню:

P00 : восстановление параметров по умолчанию (выберите 1 для восстановления)
P01 : коэффициент усилителя термопары (по умолчанию 230)
P02 : напряжение смещения усилителя термопары, хз что это, продавец советует не менять без измерений (значение по умолчанию 100)
P03 : отношение °C/mV термопары (значение по умолчанию 41, советуют не менять)
P04 : шаг регулировки температуры (0 блокирует температуру жала)
P05 : время засыпания (0-60 минут, 0 - отключить засыпание)
P06 : время отключения (0-180 минут, 0 - функция отключения неактивна)
P07 : коррекция температуры (по умолчанию +20 градусов)
P08 : режим пробуждения (0 - чтобы выйти из сна можно вращать энкодер или встряхивать ручку, 1 - из сна можно выйти только вращением энкодера)
P09 : что-то связанное с режимом нагрева (измеряется в градусах)
P10 : временной параметр для предыдущего пункта (секунды)
P11 : время, после которого должно сработать "автоматическое сохранение настроек" и выход из меню.

Стоит заметить, что, в отличии от трассировки платы, вариантов прошивок может быть гораздо больше, поэтому нет единственно верного описания пунктов меню - вариантов может быть множество, даже в одной версии платы они могут отличаться. Разве что можно посоветовать всё-таки брать модели с текстовым дисплеем, а при его отсутствии смотреть рекомендации продавца у которого покупали.

Сегодня будет весьма необычная тема для моего блога. Совсем недавно я написал о своём новом увлечении электроникой и сегодня расскажу о некоторых особенностях сборки китайской паяльной станции с aliexpress на контроллере STM32.

Знакомство с паяльником у меня произошло ещё в далёкие школьные годы, правда нормальный радиокружок находился далеко от моего дома и я посещал нечто напоминавшее его в соседней школе. Честно говоря то был не радиокружок, а одно название, но в то время и этому был рад - вручную рисовали дорожки, сверлили, травили платы в хлорном железе и пытались собирать какую-то дребедень, выпаивая детали из подвернувшегося хлама. Практически ничего из этого не работало, но удовольствие доставлял сам процесс. Одним словом романтика :)

Выбор паяльной станции и почему именно жала Hakko T12?

Отсутсвие в нашем городе нормальных сервисов и не покидающее желание постоянного обучения, сподвигло меня к изучению современной электроники. Наверняка все вы видели как выглядят современные платы, сплошь усеянные элементами поверхностного монтажа. Разглядеть невооруженным глазом то что на них запаяно, не всегда получается, не говоря уже о возможности подлезть к этому мелкому барахлу паяльником из ближайшем хозмага.

Со своим, весьма скромным, хоть и именитым паяльником Ersa на 25Вт, пайка SMD компонентов превращалась в пытку, чувствовал себя как слон в посудной лавке - паять им что-то технологичнее простых проводов, весьма проблематично и дело тут не только в размерах самого жала. Из-за малой мощности, выпаивать детали, особенно с земляным полигоном крайне проблематично, а брать что-то более мощное без регулировки температуры равносильно смертному приговору для дорожек от перегрева.

Так возникла идея приобретения нормального паяльника с возможностью контроля температуры, вот только ценники готовых паяльных станций, особенно именитых брендов, меня совсем не порадовали, да и хотелось чего-то более компактного для своего нового увлечения. На самом деле, цена не стала решающим фактором, повлиявшим на мой выбор, так как я не сторонник экономии на хороших инструментах, если они требуются для повседневной работы (тут правда не тот случай, так как электроника это сугубо личный интерес). Основная задача заключалась в самом процессе получения новых знаний о пайке, разработке и печати 3D-макетов на конкретном практическом примере. Об этом будет отдельный материал.

Полазив по всевозможным форумам и насмотревшись обзоров на ютубе, решил самостоятельно собирать паяльную станцию на контроллере STM32 от наших китайских друзей, предназначенную для работы с жалами японской фирмы Hakko. Как ни странно, данные станции обладают достаточно высоким качеством и превосходят многие более дорогие и известные паялки (например, многими любимую, Lukey). Заодно лишний раз потренировался в пайке.

Конструктивно в жалах Hakko T12 керамический нагреватель совмещен с датчиком температуры, что позволяет достичь практически моментального нагрева и высокой точности поддержания заданной температуры. Заказал у китайцев небольшой набор жал под брендом QUICKO - BCM2, C1, ILS, KU, JL02 (пока ещё не приехали, потому картинку взял у продавца). Да, у китайцев тоже есть свои бренды :)

Конечно, это всё копии оригинальных японских жал Hakko T12, так и цена пяти штук дешевле одного фирменного. Если верить отзывам, даже у копий качество на уровне, плюс с моей частотой пайки их хватит очень на долго. В любом случае, никто не запрещает потом приобрести понравившиеся оригинальные. Все ссылки, где что приобреталось дам в конце статьи.

Теперь немного расскажу про выбор контроллера паяльной станции. На текущий момент у китайцев можно найти два варианта для сборки паялки на микроконтроллерах STC и STM32. Отличаются они тем, что в STC нет библиотеки жал Т12 (не будет возможности индивидуальной калибровки жала) и типом используемого экрана. С контроллерами STC идёт либо обычный цифровой LED-индикатор, либо OLED экран, а STM оснащается исключительно графическим OLED. По большому счёту, можно сильно не заморачиваться и брать любой, если не планируете самостоятельно калибровать жала.

У обоих контроллеров также имеется несколько версий плат и прошивок. Если говорить про STM32, то самой доработанной считается STM32 ver2.1S, я же остановил свой выбор на последней ver3.0 (самой актуальной на середину 2018 года). На новой версии платы разъём для подключения паяльника распаивается прямо на ней, что мне показалось удобнее пока станция будет без корпуса.

Для питания контроллера планирую использовать блок питания от ноутбука на 19,5В с 4А на выходе, получится такое себе мобильное решение. Вообще можно использовать любой блок питания от 12 до 24В (максимум), правда и толка от паяльника при 12В будет не много, так как мощность составит несчастные 18 Вт. Заявленные производителем 72 Вт, паяльная станция способна выдать только с источником питания на 24В, в моём же случае мощность составит около 50 Вт при 19,5В.

Подробнее расписывать и сравнивать версии прошивок и плат не буду, кому интересно, могут самостоятельно поизучать соответствующие форумы, и без того не все осилят то количество букв, что уже понаписал, а ведь мы ещё только подобрались к самому интересному - сборке нашего конструктора.

Выбор паяльной станции и почему именно жала Hakko T12?

мой набор жал t12 для ремонта телефонов и ноутбуков - BCM2, C1, ILS, KU, JL02 мой набор жал t12 для ремонта телефонов и ноутбуков - BCM2, C1, ILS, KU, JL02

контроллер паяльной станции STM32 версии 3.0 из Китая контроллер паяльной станции STM32 версии 3.0 из Китая

Читайте также: