【 DigiKey DIY原創大賽】自平衡萊羅三角形（一）-無鋼網焊接

偶然的機會看到了大神45roll制作的酷炫自平衡自平衡萊羅三角形，被其穩定的自平衡性能和酷炫的燈光所吸引，于是決定做一個玩玩，同時讓家里的孩子參與，感受一下動手的樂趣。

看這個控制電路所需元件一堆，特別是電機、三軸加速度傳感器、霍爾編碼器、電池充放電管理、單片機等等元件和配件價格不菲，看到本網站有DIY這樣極好的活動，于是參與進來。

電路板薅羊毛得來的，大家都懂。羊毛薅完了，發現元件太多了，兩三百個。smt太貴，手工太慢。鋼網太貴，還是得手工。買了錫膏手工涂錫膏，熱風槍吹焊。

錫膏的選擇是焊接過程中的一個重要環節，它直接關系到焊接質量、效率以及成品品可靠性。錫膏按金屬顆粒尺寸大小可以分為多種類型，如1號粉至6號粉，其中1號粉金屬顆粒尺寸最大，6號粉最小。我選了6號粉。

對于有鋼網焊接的場合，可以適當選用較大金屬顆粒的錫膏。選擇時需遵循“五球原則”，即在鋼網開孔或焊盤最小尺寸方向最少能擺下五個錫球，以確保良好的印刷效果和焊接質量選擇時需遵循“五球原則”，即在鋼網開孔或焊盤最小尺寸方向最少能擺下五個錫球，以確保良好的印刷效果和焊接質量。常見的合金組份有Sn63/Pb37，適用于大多數焊接要求。常見的合金組份有Sn63/Pb37，適用于大多數焊接要求。高粘度的錫膏具有焊點成樁型效果好等特點，較適于細間距印刷。低粘度的錫膏在印刷時具有較快下落、工具免洗刷、省時等特點。手工焊接是將錫膏從針孔中寄出，所以要選擇低粘度錫膏。為了個人身體健康及保護環境考慮，選擇無鉛錫膏，價格略貴。

錫膏不能太多，一是浪費，二是容易短路，適量為宜。

手工涂錫膏后，開始擺放元件，一定要注意極性元件的方向，特別是二極管及電容。元件擺放時注意美觀，橫平豎直，雖然加熱時，液態錫液有虹吸效應會將元件拉正，但再擺放時也要注意不能錯位。

使用熱風槍吹焊時的溫度控制至關重要，它直接影響到焊接質量和元件的安全。根據不同的焊接需求，熱風槍的溫度設置也會有所不同。熱風槍溫度可調整到300℃至400℃，適用于一般的電子元件焊接。對于特殊要求的敏感元件需要調整到適當溫度，保證元件安全。在焊接過程中，應確保熱風槍的熱量均勻作用于焊接區域，以避免局部過熱導致的元件損壞或焊接不良。對于較大的元件或需要長時間焊接的場景，建議先進行預熱處理，并在焊接完成后給予適當的冷卻時間，以確保焊接質量和元件的穩定性。

焊接后的元件可能會存在多種問題，上圖二極管歪斜不正。這些問題主要源于焊接過程中的各種因素，如溫度控制、錫膏涂敷質量、設備因素等。常見的問題主要有短路、錫球/錫珠、開路/假焊不潤濕、立碑等等，主要是因為焊錫涂敷過多，過少，元件氧化等等。嚴格控制各個環節的參數是減少這些問題發生的關鍵。

焊接完成后需要認真檢查可能存在的上述問題，控制器和各種傳感器價格較貴，需要在電源測試無誤之后再焊接，上電測試時需要非常注意電流變化，電流異常及時斷電。

下圖是炸掉的電容，一開始以為是焊反了，經過仔細檢查，是電容耐壓不夠，該位置電容耐壓需要16V以上。因焊接電容為6.3V，故炸掉。

用同樣的方法焊接AS5600霍爾傳感器和3軸加速度傳感器mPU6050

AS5600霍爾傳感器是一種用于電機定位的高精度磁編碼器，它通過檢測磁場變化來確定轉子的位置。它包含四個獨立的磁感應單元，能夠提供絕對角位移信息，包括A、B、C和Z相。每個相位對應一個特定的磁通密度，這些信號可以轉化為數字信號，表示旋轉軸相對于參考位置的旋轉角度和方向。磁編碼器固定的位置很重要，磁鐵和磁編碼器的最大距離不應超過1mm，否則無法檢測出磁場變化。在使用AS5600進行電機定位時，需要確保磁鐵和磁編碼器的安裝精度，以避免測量誤差。

MPU6050是一個集成了3軸加速度計和3軸陀螺儀的傳感器，用于測量和計算姿態角。加速度計通過感應芯片自身X、Y、Z軸的加速度來測量靜態穩定性，但不具有動態穩定性.。陀螺儀測量的是角速度，即芯片繞X、Y、Z軸旋轉的角速度，具有動態穩定性，但角速度積分得到的角度會受噪聲影響產生緩慢偏移。為了獲得穩定的姿態角，需要將加速度計和陀螺儀的數據進行融合，常見的數據融合算法有互補濾波、卡爾曼濾波等。