【参赛】移动电烙铁

刘佑红

【参赛】移动白菜白光电烙铁
　　自从偶尔进入矿坛后，就几乎每天都来看，去年第七届DIY大赛时，我投了DIY点焊机的稿子，在投稿前我就在是投点焊机的稿子还是投移动电烙铁的稿子做过选择。因工作比较忙，没有太多的时间来捣鼓，考虑到当时论坛中DIY点焊机比较受关注，就集中精力投了点焊机的稿子，其实那时我已经在使用锂电池供电的白菜白光电烙铁了。后来经长时间的使用，对发现的不足及问题逐步改善和改进，现自认为比较成熟了，特别是近一年来我搬进了小单元房，面积小了，房间少了，没有了用来捣鼓的专用房间，只好在客厅茶几上凑合，这时发现使用电池供电的电烙铁特别方便，不用再拉电源线了，恰好第八届DIY大赛在即，遂提笔参赛。
　　需声明的是，采用锂电池供电的白菜白光电烙铁不是我的原创，初受启发也是在矿坛中漫步时无意中发现一个使用锂电池改白菜白光电烙铁帖子，又在矿坛和百度搜索学习，借鉴了许多朋友的经验后才逐步完善的。在去年第七届DIY大赛中已经有个朋友参赛这个制作了，我认为是因其做工不太好、功能不太完善而没有取得名次。这次如因非原创及上次已有参赛而不能入赛，我诚心接受，因为我认为参赛是乐趣，为的是展现，能给人以借鉴而感到高兴，能仿制成功和能被仿制成功也是DIY的乐趣，君不见我们DIY的仪器设备往往比买的成品还费钱，但大家仍乐此不疲。
　　一、移动电烙铁的用途
　　电烙铁的作用不必再说，但普通电烙铁要使用220V交流电源，在野外无法或较难供电困难，以及不长时间连续使用而只是偶尔焊几下的情况下，使用普通电烙铁就比较困难及不方便了，这时锂电池供电的移动电烙铁的优越性就显现出来了。它具有便携、不用拉线的优点，可以在室外、野外难以供电的地方应急使用，也可以在汽车内、高空等空间特殊的地方使用，因其供电电压低还可以在加油站等怕静电的地方使用，在家偶尔用一下的话也远比普通电烙铁方便。我用4节2600mAH的18650锂电池供电，调到常用温度可以连续用3个小时，有两个供电盒的话几乎可以用一天，在家用的话电池盒可以循环充电，这样就能连续使用了，我现在就是这样用的，有线的电烙铁已经扔一边了（那可是我300元买来的焊台）。
　　二、大致组成
　　分三个独立的部分：手柄、电池盒和充电器，电池盒含壳子、电池组和控制板。烙铁手柄是买自淘宝的T12头及936手柄(见图1—手柄）， 从T12烙铁手柄内引出两根线，是T12发热芯供电的正负极。电池盒是用4节小米铝壳移动电源盒(见图2—4节小米移动电源），现在淘宝上这种套件很多，价格也很低。 控制板是根据盒子内空间而设计的，具有调温和电量显示功能。电池组是4节18650锂电池串联加保护板，电池容量越大越好。充电为16.8V的4节锂电池专用充电器(见图3—16.8充电器），用充电电流1-2A为宜。
　　三、制作历程
　　刚开始制作时是使用了一个早期的移动电源盒(见图4旧电源盒），是黑色的方形盒，原来里面是3块聚合物锂电池串联，现淘宝上类似的盒子内部是放3或4节18650锂电池的了。 控制板是从淘宝上买的616控制板(见图5—616控制板及电池组），手柄和T12发热芯也是淘宝买的，手柄线是4根不太粗的硅胶线绞合后两两并联，电池是用6块手机锂电池，3块加一个12.6V保护板组成一块小电池组，然后两个小电池组再串联，放进盒子里给控制板供电。
　　当初考虑到T12的供电电压和回温特性，电池5节或者6节串联后的电压最接近24V，但5节或者6节直接串联的话，一是控制板价格高，而是相应的充电器价格也高，于是就采用了两个12.6V电池组串联后再串联的方式，这样就可以利用我已有的12.6V保护板，和已有12.6V充电器分别对两个12.6V的电池组充电。第一次制作过程很简单，使用6块1100mAH左右的锂电池可以连续用两个多小时，效果挺不错。开始没有安装电量指示电路，一般是用到电池断电后再充电，我只有一个充电器，需给其中的一组充满后再给另一组充，充电比较麻烦。
　　有一次使用后忘记关电源而一直到电池断电，再充电时发现电池出了故障不能充电，拆开电池检测发现6串电池中有三四块鼓包了，当时也没有多考虑，反正手头手机电池多（最多的一次买了800块），换了就是，但一两个月后相同情形又重现了一次，这时我考虑是保护板或者是两组串联不当的原因，因嫌给电池分别充电太麻烦，于是决定改变电池组，我反复测试3串、4串、和5串锂电池供电时T12的焊接性能。经测试发现5串性能远优于3串，5串供电在电池快耗尽时也几乎不影响焊接，3串供电在电压高时尚可，稍低些时就会出现起热慢、回温慢现象，体现不了T12的优异特性，4节供电在电压最低时起热和回温速度基本还可以忍受，结合保护板和专用充电器的价格，最终我确定采用4串锂电池供电方式。将原来6块电池组拆出，改用4块2800mAH的手机电池串联加上保护板封成电池组，这样改后，就一直正常使用到现在。参赛前为使外观好看些又加上了4LED小电量板（见图6--电量板，我做过寻星仪用的电源板，还有不少小电量板）。
　　使用那个黑色电源盒做壳子，还有几个用不到的窟窿(见图7—旧电源盒孔），很难看，而且盒子也大，不便于携带。 都说淘宝是万能的，我也信，于是就在淘宝反复寻找能装进4节18650锂电池的合适盒子。起初找到了一款铝合金盒子(见图8—4节铝盒，图9—4节铝盒），分体的，尺寸24*80*110，在买其他壳子时就顺便买了。 买回后安装时发现在铝壳子的端面板开孔比较费时，切了一块废PCB板作面板就再开孔就省事多了(见图10—4节铝盒PCB面板）。 经过试装发现这种壳子面板较小，安装一个T12输出插座和一个充电插座及调温电位器后，就没有空间再安装电量板了，于是就萌生设计一块具有温度控制和电量显示功能的专用板子。好在经常打样板，就在打样板时利用样板的边角做了专用的电路板，这样使用铝壳做出的移动电烙铁就像模像样了。
　　一次逛淘宝时，一款4节18650的小米充电宝套件引起了我的注意，可以用这款充电宝壳子做个迷你的移动白菜白光电烙铁呀！迷你，便携，价格低，圆角外壳放进口袋也不磨损衣服。先瞅同事们的办公桌，哈哈，发现了一个，拿来，打开，测量内部空间，发现基本可以，下一步就在没事时去修改PCB图，打样时再做PCB板。说实话，这款PCB板我反复修改了好多次，是因为PCB板与壳子安装时不断出现过一些小问题，不同的4节18650的小米充电宝壳子内部空间差别也不小，现在的山寨也不是一味照抄照搬了，也有“创新”了。PCB修改的过程无需多说，发的图片就是最近的板子及装成后的样子。
　　四、电路原理图
　　其实电路就只有控温及电量显示两部分，从T12烙铁芯引出两根线接个电源插头，也不需要什么电路图，充电器是网上买的16.8V锂电池专用充电器。控温部分电路是来自网上，不是我的原创，我只是根据朋友的经验稍作修改(见图11—控温板原理图）。 电量显示部分是从寻星仪电源板上移植来的(见图12—电量板原理图），是我设计的。 这两部分电路都是经过检验的，不必怀疑其能否使用，我是把两部分电路合在一起了。
　　五、制作过程
　　为便于参照制作，我以4节18650的小米充电宝外壳为例作以介绍，使用通用铝壳的可以使用迷你616控制板来制作，其制作更容易，朋友们也可以根据自己的电池尺寸选用合适的壳子参照制作，不必拘泥于使用18650锂电池。制作过程还是图片为主，辅以必要的文字说明。
　　1.选择外壳。4节小米移动电源套件在淘宝上卖家很多，这种套件组装完成后差别外观不大，但有一个端面板是最后安装的，大部分套件最后一个安装的面板是带有USB孔的前面板(见图13—前面板图样）， 有一少部分套件最后一个安装的那个面板是带有“10400mAH”字样的后面板(见图14—后面板图样）。 另外，以上两种外壳都有焊接及免焊两种，焊接的电池仓短一些，免焊的因有弹簧电池仓稍长一些。我反复试用后发现，要选用后一种免焊式的，这是因为最后一个安装面板是后面板的那种壳子，可以先安装好插孔和旋钮后再推入铝壳，而另一种则不行。免焊电池仓长一些，在去除弹簧簧片后还空间可以装下电池保护板(见图20—处理后2），焊接的则难以装下。
　　2.控制板。如果不带电量显示功能，可以使用616控制板，但需要将电位器换成带开关的，因为面板空间很小，已很难再安装单独的电源开关了，同时还需用一块1—1.2mm厚的PCB板按照前面板形状尺寸做个新面板以堵住多余的USB孔等。这个PCB板还需钻充电插座孔、T12手柄插座孔、电位器孔及616控制板指示灯孔，看到我下面图中的PCB面板就明白了。
　　使用时电量指示是有一定的作用的，特别是在补充充电困难的地方，有个电量指示可以知道大致还剩多少电、能用多长时间。为此我专门设计了电路板(见图15—电路板），将控温和电量指示功能结合在一起，同时做了前面板(见图16—面板），这样一来接线大为减少(见图17—电路板组合），可靠性得以提高，外观也好看了许多。
　　3.处理壳子。
　　一要先将电池仓内的电路板及簧片和弹簧取下(见图18—壳子弹簧），剔除固定弹簧的塑料挡片(见图19—挡片），尽可能拓展电池仓空间(见图20—处理后）。
　　二将开关按钮圆片用502等快干胶粘牢(见图21—粘开关），以利于钻孔及安装插座。
　　三将面板放在前端面，根据新做面板用记号笔画出需钻孔位置及大小(见图22—画孔），画孔时需仔细认真，不能有太大的误差，否则面板安装不正。 用电钻在需要钻孔的地方钻孔，对于LED指示灯孔用电钻很好钻，但对于另一个在USB上的那个孔则很难钻了，我是用一段外径8mm铜管烧热后烫的，烫后用刀子稍作修整即可。这里注意的是电位器孔不是8mm的，而是7mm的，开好孔后的实物见图23—开好孔图。
　　4.焊接连线。
　　因为壳子内空间有限，充电插座和T12手柄线插座需先焊接好，并留有合适长度的线头(见图24—插座连线）。连线中除到电路板的地线可以用细线外，其它线不能太细，毕竟要过1.8A左右的电流。
　　5.安装电路板及面板。
　　见图25所示。在固定面板螺丝时先不要太紧，因为推入铝壳后新面板位置不一定合适，需安装好后细调再紧固面板螺丝。
　　6.组合电池组。
　　在组合电池前，需选择尺寸合适保护板，因为电池仓内空间很小，必须选择薄型、尺寸小的才行，否则放不进。我是从淘宝上找到的，很薄，长47mm，宽9.4mm（图26—保护板）。 当然在组装电池组前需选择容量基本一致的电池，也不要新旧混搭，最好用同一品牌、同一批次的。组装前要将电池分别充满电，因为小保护板没有均衡充电功能。（图27—电池组）
　　7.组装电池组。
　　安装电池组（图28—安装电池组）。 电池线焊在充电口插座上即可（图29—焊电池线）。
　　8.性能测试。
　　组装完成后需测试一下升温及回温特性，需要记住调温电位器旋钮指向那个刻度是常用的温度。之前的控制板起点温度较高，控温范围也大即最高温度也高，实际使用时温度不需调那么高，过高的温度反而急剧缩短T12的寿命，为此我参照网上朋友的经验而修改了分压网路，降低了起点温度，缩小了控温范围。修改后的控制板其合适温度下的电位器旋钮刻度在7—8之间，但因为LM358的离散性，特别是不同厂家的不同的LM358，造成的控温曲线离散性较大，所以控制板其最合适温度的电位器指示角度并不相同，这需要自己测试后确定。
　　还需测试的是电池的大致工作时间，调到常用温度开始计时直到电池保护停止工作，这段时间就是电池组工作的大致时间。如果时间明显短于电池的标称容量，可在电池组放完电后短暂充一下电来解除保护板保护，用万用表分别测量每个电池电压，看是否有电压明显较低的，如有有说明不是容量低就是在组装电池前所充电量低于其它电池（所以建议组装电池前先充满电），如果每个电池电压基本一致，那应该是电池实际容量不足，如果是新电池的话很有可能是买到了容量虚表的，网上动辄标注四五千mAH的低价18650锂电池，不要去买，容量肯定是虚标的。
　　9.最后总装。
　　测试合乎要求后，下一步就是装壳了，为了防止电路板扭动后与铝外壳短路，需在电路板上面贴1-2mm的保护层，我是贴的1mm泡沫胶（图30—贴保护胶），然后装壳（图31—装壳）、扣后面板（图32—扣后面板），细调前面板（图33—细调前面板），完成组装（图34—完整图）。
　　六、其他款式展示
　　一款是方形铝壳4节18650的（图35—4节铝壳版）， 这款的PCB板是和4节18650的小米充电宝款的PCB板一起设计和打样的（图36—4节铝壳PCB）。
　　另一款是铝壳8节18650的（图37—8节铝壳完整图，图38—8节铝壳PCB）， 这款外壳面板尺寸大，就增加了一个5V USB 输出口，即增加了一个手机充电功能，输出电流能力为2A。还增加了具有MPPT功能的充电口，可以用20-24的直流电源给里面的电池充电，最大充电电流设定为1A，还可以用24V的太阳能电池板充电（电池板电压不超28V），充电控制芯片用的是CN3722，具有简单的最大功率控制（即MPPT）功能，功率控制电压点我设为19V，有了这个功能就可以在野外没有电源的地方使用太阳能板充电；16.8V的充电口可以兼作向外供电，输出电压就是4串锂电池的电压，可以点亮适应电压12-16.8V的LED灯。（图39—8节面板功能口）
　　七、使用时间
　　我用国产标称2600mAH的4串锂电池组测试，常用温度下可以连续工作3个小时，根据这可以大致估算出不同容量电池组的工作时间。如果想增加使用时间可以采用大容量电池、多个电池盒及用大盒子（能装进8节或者12节、16节等）做。因T12升温较快，可以只在焊接前打开电源，不焊时关掉电源，这样也可延长使用时间。



补充内容 (2017-2-5 16:34):
补充图34。见4楼

zq19870523

这个实用！出去维修正好用的上。马上学习！

益斋

不错。点赞！

luxu52

    1  ：不错，在停电的时候有个这样的就好了。在有电的时候还是用市电比较可靠。
   2：2.6AH X 3.8X4=约为40WH。这还不算损耗等各种因素，而T12满载功率75W，不知道测试是怎么进行的，电路还有各种损耗！对3个小时的使用时间抱有疑问！
  3：或许你可以考虑直接用充电宝的电池充放电保护电路，保留充电宝的原有功能，然后直接升压到24V（这部分电路不大，可以想办法加装在充电宝内，然后只需要在充电宝上做个24V输出口就可以），然后用T12的牛肉版，有条件可以插适配器接市电用，需要用这个也可以用，同时充电宝也有充电宝的缘由功能。   这样或许更简单，对电池的保护也更好，也更实用

刘佑红

补充供电盒外观图片

刘佑红

luxu52 发表于 2017-2-5 13:11
1  ：不错，在停电的时候有个这样的就好了。在有电的时候还是用市电比较可靠。
   2：2.6AH X 3.8X4= ...

      T12的满载功率75W是指在24V时的最大功率，在使用4节锂电池供电时，电压一般在12-16V之间，这时的功率远不到75W,T12芯的电阻约8欧姆，在4节供电时最大功率在18-32W。工作时T12处于间歇供电状态，即并非一直通电，所以实际消耗功率还要小，其工作时间不能你的方法计算，我所说的3小时实际测试的。
        你所说的使用充电宝升压24V使用牛肉版手柄的方案并不可行，一是3.7V锂电升压24V难于实现，输出24V时最大电流3，那么折算到3.7V的供电电流近20A，这得什么样的升压器件；二是3.7V升压24V的效率不高，损耗比较大，会明显缩短烙铁的工作时间。牛肉版的手柄比较贵，也没有白菜版的手柄轻巧，所以没有使用考虑牛肉版手柄，PCB打样时也曾做了能放进936手柄内的控温板，但调温电位器需放进手柄内，感到调温不方便，就没有焊板试验，所打样板还在一边吃灰呢。

cooleaf

这样的改造还是比较实用的，有的地方只能靠这样的外携设备才能搞定。

其实不想走

不错，这个制作很实用。

001

没看完，太啰嗦，电池是硬伤，。大家没你那条件备用800块电池。要是用12V电瓶估计还好推广。

xinyiziqiang

高手如云，有你更精彩

langshe

想法很好，动手能力很强，羡慕。

dongfang001

论坛从来不缺牛人，厉害

无线小生

这个制作很实用，有实际用途

仗剑天涯

不错，停电.外出.尤其野外非常实用。我做过一台体积太大，只能家用：

kdtcf

真的非常实用，尤其外出现场不好拉电线的时候。
另外这个天生的防漏电功能了，不怕市电泄露损坏敏感元件，以前经常在焊接发光二极管的时候，二极管都是亮的，心里就发毛。

皇甫维明

楼主自制的移动电烙铁不错! 既方便又实用，在寻星时焊接馈线方便多了。