Стабилизатор температуры жала паяльника без датчика температуры

Стабилизатор температуры жала бытового паяльника

Р/л технология

Главная  Радиолюбителю  Р/л технология

Это несложное для повторения устройство обеспечивает стабильность заданной регулятором (переменным резистором) температуры стержня электропаяльника при изменениях сетевого напряжения. В качестве датчика температуры применена миниатюрная лампа накаливания.

Предлагаемое вашему вниманию устройство – это результат желания автора получить качественные паяные соединения бытовым электропаяльником, рассчитанным для работы от сетевого напряжения 220 В при его колебаниях. На стержне паяльника закреплён датчик температуры, по сигналам с которого устройство поддерживает температуру нагрева стержня на заданном уровне.

Рис. 1. Схема стабилизатора

Схема стабилизатора приведена на рис. 1. Стабилизатор состоит из двух узлов: измерительного и регулирующего, которые гальванически развязаны сетевым трансформатором Т1 и оптроном U1.

Измерительный узел собран на ОУ DA2, включённом как компаратор, и получает питание от вторичной понижающей обмотки сетевого трансформатора.

Переменное напряжение с неё выпрямляется диодным мостом VD1, сглаживается конденсатором С3 и далее стабилизируется на уровне +12 В микросхемой DA1 – параллельным стабилизатором напряжения.

Напряжение на инвертирующем входе ОУ DA2 определяется делителем из резисторов R7, R8 и лампы накаливания EL1, ток через который около 3 мА задан резисторами R7, R8. Как известно, с изменением температуры сопротивление нити накаливания меняется.

Это свойство и позволило применить лампу как датчик температуры (далее датчик), закрепив его на стержне паяльника. Температура нагрева стержня паяльника регулируется переменным резистором R6, включённым в цепь другого резистивного делителя R3R4R5. Оба делителя образуют измерительный мост.

Пределы регулировки температуры устанавливают резистором r4.

При изменении температуры датчика происходит разбаланс моста и на выходе ОУ DA2 напряжение изменяется. Выход ОУ (вывод 6) управляет светодиодом HL1 и оптроном U1 регулирующего узла, собранного на мощном полевом транзисторе VT1. Оптрон управляет напряжением затвор-исток полевого транзистора VT1.

Когда температура датчика возрастает, его сопротивление увеличивается и на выходе ОУ появляется напряжение низкого уровня, светодиод HL1 гаснет, сигнализируя о повышении температуры выше заданного переменным резистором R6 порога, а излучающий диод оптрона U1 включается, открывая его фототранзистор.

Открытый фототранзистор замыкает выводы затвора и истока полевого транзистора VT1, его канал закрывается, и на нагреватель паяльника поступают только половины периода напряжения сети через встроенный в транзистор диод. Стержень паяльника и датчик начинают остывать.

Через некоторое время снижение температуры датчика приводит к появлению напряжения высокого уровня на выходе ОУ светодиод HL1 загорается, сигнализируя теперь о температуре ниже заданного порога, а излучающий диод оптрона выключается. Транзистор VT1 открывается напряжением 12 В на затворе, и на нагреватель подаётся полное напряжение сети.

Стержень паяльника начинает нагреваться. Далее процесс повторяется. Напряжение на стабилитрон VD2 для открывания полевого транзистора VT1 подаётся от сети через выпрямительный диод VD3 и гасящий резистор R12. Конденсатор С5 – сглаживающий.

Рис. 2. Чертёж печатной платы

Чертёж печатной платы представлен на рис. 2. Она выполнена из односторонне фольгированного стеклотекстолита и помещена в корпус от маломощного блока питания на место изъятой из него платы выпрямителя со сглаживающим конденсатором и движковым переключателем.

Сетевой трансформатор блока питания использован в качестве трансформатора Т1. Все резисторы установлены перпендикулярно плате. Под ось переменного резистора R6, выступающую наружу, в корпусе просверлено отверстие.

Электрическое соединение платы с нагревателем и датчиком выполнено через разъём ОНЦ-ВГ-11-6/16 (номера его контактов показаны на рис. 2). Для разъёма в корпусе сделано соответствующее отверстие. Сам разъём на схеме не показан.

Транзистор VT1 закреплён вне платы на теплоотводе – медной пластине размерами 90x12x1 мм, изогнутой буквой “П” вокруг трансформатора. При мощности паяльника не более 25 Вт теплоотвод не требуется. Варистор RU1 монтируют непосредственно на выводах транзистора VT1.

В качестве датчика применена малогабаритная лампа накаливания серии DL1250 (напряжение – 12 В, ток – 50 мА) размерами 3,2×6 мм с длиной выводов 25 мм. В холодном состоянии сопротивление нити – около 30 Ом. При температуре 200…230 оС – около 50 Ом. Токоподводящие жаропрочные провода диаметром 0,2…

0,25 мм и длиной 250 мм, подверженные воздействию высокой температуры, изготовлены из константановой проволоки и проложены вдоль корпуса паяльника. Соединение проводов с лампой выполнено сваркой, иначе температура стержня со временем будет “плавать”.

Проволоку для проводов можно смотать с мощных низкоомных резисторов ПЭВ, С5-35. Подойдёт и провод из нихрома, но у него в два раза выше удельное сопротивление и его труднее надёжно присоединить.

Сваренные выводы изолируют отрезками фторопластовой трубки от провода МГТФ и обматывают фторопластовой лентой ФУМ-О (PTFE) для сантехработ. Далее крепят, обматывая этой же лентой, прижатую к стержню нагревателя лампу-датчик, и в двух-трёх местах вдоль корпуса – токоподводящие провода.

На медном стержне паяльника для лампы желательно сделать небольшую выемку. Особое внимание следует обратить на надёжность электроизоляции токоподводящих проводов и мест сварки от корпуса.

ОУ LM301A – общего применения, заменим, например, на КР140УД7, К153УД2, LM741. Параллельный стабилизатор TL431 можно заменить стабилитроном КС212Ж, КС212В или его импортным аналогом. Транзистор VT1 на рабочее напряжение не менее 500 В заменим на MTP6N60, BUZ90 или отечественные серий КП707, КП726.

Варистор RU1 допускается не ставить. Диодный мост W08M можно заменить собранным из отдельных маломощных диодов, например, 1N4148, КД521А. Оксидные конденсаторы – импортные, С2, С4 – керамические КМ. Резистор R6 – СП4-1. Постоянные резисторы – любые выводные. Лампу DL1250 допустимо заменить на DL1265 с номинальным током 65 мА при напряжении 12 В (см. ниже).

Рис. 3. Внешний вид стабилизатора

Внешний вид собранного стабилизатора показан на рис. 3.

Налаживание стабилизатора проводят в следующей последовательности. Движок переменного резистора R6 устанавливают в нижнее по схеме положение, а вместо резистора R8 временно подключают реостатом переменный (или подстроечный) резистор сопротивлением 3 кОм.

При включении стабилизатора в сеть светодиод HL1 не должен светиться. Далее уменьшают сопротивление временно подключённого переменного резистора до включения светодиода.

Измеряют сопротивление введённой в цепь части резистора и впаивают вместо него постоянный резистор близкого сопротивления. После этого, в случае необходимости, подбирают резистором R4 желаемый интервал температуры нагрева.

На сопротивление датчика температуры помимо нити накала лампы, особенно при её замене, оказывают влияние и соединительные провода, поэтому сопротивления резисторов R4, R8 могут несколько отличаться от указанных на схеме.

Стабилизатор испытан в работе с паяльниками мощностью 25, 40 и 90 Вт. Нестабильность температуры составила 15…20 оС. В основном она зависит от качества теплового контакта между баллоном лампы-датчика и стержнем паяльника. У автора стабилизатор с паяльником мощностью 25 Вт эксплуатируется уже не один год. Необходимости в подстройке температуры практически не возникает.

Наличие датчика в стеклянном баллоне, смонтированном на стержне паяльника, требует, конечно, соблюдения некоторой осторожности при работе во избежание его механического повреждения. Желательна специальная подставка.

Источник: http://www.radioradar.net/radiofan/radiofan_technology/soldering_iron_temperature_stabilizer.html

Радиосхемы. – Стабилизатор температуры паяльника

Раздел Источники питания
материалы в категории

Автор данной статьи, Л. ЕЛИЗАРОВ, из г. Макеевка Донецкой обл., предлагает доступное для повторения радиолюбителями устройство для поддержания оптимальной температуры жала паяльника путём измерения сопротивления его нагревателя во время периодических кратковременных отключений его от сети.

На страницах радиотехнических журналов неоднократно публиковались различные устройства управления температурой жала паяльника, использующие нагреватель паяльника в качестве датчика температуры и поддерживающие её на заданном уровне. При ближайшем рассмотрении оказывается, что все эти регуляторы являются всего лишь стабилизаторами тепловой мощности нагревателя.

Они, конечно, дают определённый эффект: меньше выгорает жало и паяльник не так сильно перегревается, пока лежит на подставке. Но это ещё далеко до управления именно температурой жала.

Рассмотрим кратко динамику тепловых процессов в паяльнике. На рис.

1 представлены графики изменения температуры нагревателя и жала паяльника с момента выключения нагревателя

На графиках видно, что в первые доли секунды разность температур настолько велика и непостоянна, что температуру нагревателя в этот момент никак нельзя использовать для точного определения температуры жала, а именно так работают все ранее опубликованные регуляторы, в которых нагреватель используют в качестве датчика температуры. Из рис. 1 видно, что кривые зависимости температуры жала и нагревателя от времени его выключения только через две и тем более три-четыре секунды достаточно сближаются для того, чтобы с достаточной точностью интерпретировать температуру нагревателя как температуру жала. Кроме того, разность температур становится не только малой, но и практически постоянной. По мнению автора, именно регулятор, измеряющий температуру нагревателя через определённое время после его отключения, способен более точно управлять температурой жала.

Интересно сравнить достоинства такого регулятора с паяльной станцией, использующей датчик температуры, встроенный в жало паяльника. В паяльной станции изменение температуры жала паяльника сразу вызывает реакцию устройства управления, причём повышение температуры нагревателя пропорционально изменению температуры жала.

Волна изменения температуры доходит до жала паяльника через 5…7 с. При изменении температуры жала обычного паяльника волна изменения температуры идёт от жала к нагревателю (при близких теплодинамических параметрах — 5…7 с). Его узел управления сработает через 1.. .

7 с (это зависит от установленного температурного порога включения) и поднимет температуру нагревателя. Обратная волна изменения температуры достигнет жала паяльника через те же 5…7 с. Отсюда следует, что время реакции обычного паяльника, использующего нагреватель в качестве датчика температуры, в 2…

3 раза больше, чем у паяльника паяльной станции с датчиком температуры, встроенным в жало.

Очевидно, что у паяльной станции перед паяльником, использующим нагреватель в качестве датчика температуры, есть два основных преимущества. Первое (малозначительное) — цифровой индикатор температуры. Второе — датчик температуры, встроенный в жало. Цифровой индикатор сначала просто интересен, а потом регулирование идёт всё равно по принципу “чуть больше, чуть меньше”.

У паяльника, использующего нагреватель в качестве датчика температуры, перед паяльной станцией преимущества следующие:— блок управления не загромождает пространство на столе, так как он может быть встроен в небольшой по размерам корпус в виде сетевого адаптера;— меньшая стоимость;— блок управления можно использовать практически с любым бытовым паяльником;

— простота повторения, посильная и начинающему радиолюбителю.

Рассмотрим конструктивные особенности паяльников разных конструкций и мощности. В таблицепредставлены значения сопротивлений нагревателей различных паяльников, где Pw — мощность паяльника, Вт; Rx — сопротивление нагревателя холодного паяльника, Ом; Rr — сопротивление горячего после прогрева в течение трёх минут, Ом.

PW,Вт RX,Ом RГ,Ом RГ-RX,Ом
18 860 1800 940
25 700 1700 1000
30 1667 1767 100
40 1730 1770 40
80 547 565 18
100 604 624 20

По разности этих температур видно, что ТКС нагревателей могут отличаться в 50 раз. Паяльники с большим ТКС имеют керамические нагреватели, хотя бывают и исключения. Паяльники с малым ТКС — устаревшей конструкции с нагревателями из нихрома.

Необходимо отдельно заметить, что в некоторых паяльниках может быть встроен диод — датчик температуры, и один паяльник мне попался совсем интересный: в одной полярности включения ТКС у него был положительный, а в другой — отрицательный.

В этой связи сопротивление паяльника надо сначала измерить в холодном и горячем состояниях с тем, чтобы подключить его к регулятору в правильной полярности.

Схема стабилизатора температуры паяльника

Схема регулятора представлена на рис. 2. Длительность включённого состояния нагревателя фиксирована и составляет 4…6 с. Длительность выключенного состояния зависит от температуры нагревателя, конструктивных особенностей паяльника и регулируется в интервале 0…30 с.

Может возникнуть предположение, что температура жала паяльника постоянно “качается” вверх и вниз.

Измерения показали, что изменение температуры жала под воздействием управляющих импульсов не превышает одного градуса, и объясняется это значительной тепловой инерционностью конструкции паяльника. 

Рассмотрим работу регулятора. По известной схеме на выпрямительном мосте VD6, гасящих конденсаторах С4, С5, стабилитронах VD2, VD3 и сглаживающем конденсаторе С2 собран источник питания узла управления. Сам узел собран на двух ОУ, включённых компараторами. На неинвертирующий вход (вывод 3) ОУ DA1.

2 подано образцовое напряжение с резистивного делителя R1R2. На его инвертирующий вход (вывод 2) подано напряжение с делителя, верхнее плечо которого состоит из рези-стивной цепи R3—R5, а нижнее — нагревателя, подключённого к входу ОУ через диод VD5.

В момент включения питания сопротивление нагревателя понижено и напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 меньше напряжения на неинвертирующем. На выходе (вывод 1) DA1.2 будет максимальное положительное напряжение. Выход DA1.

2 нагружен последовательной цепью, состоящей из ограничительного резистора R8, светодиода HL1 и встроенного в оптрон U1 излучающего диода. Све-тодиодНЫ сигнализирует о включении нагревателя, а излучающий диод оптрона открывает встроенный фотосимистор. Выпрямленное мостом VD7 напряжение сети 220 В поступает на нагреватель.

Диод VD5 будет закрыт этим напряжением. Высокий уровень напряжения с выхода DA1.2 через конденсатор СЗ воздействует на инвертирующий вход (вывод 6) ОУ DA1.1. На его выходе (вывод 7) возникает низкий уровень напряжения, которое через диод VD1 и резистор R6 уменьшит напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 ниже образцового.

Это обеспечит поддержание высокого уровня напряжения на выходе этого ОУ Такое состояние остаётся стабильным в течение времени, которое задано дифференцирующей цепью C3R7. По мере зарядки конденсатора СЗ напряжение на резисторе R7 цепи падает, и когда оно станет ниже образцового, на выходе ОУ DA1.1 низкий уровень сигнала сменится высоким.

Высокий уровень сигнала закроет диод VD1, и напряжение на инвертирующем входе DA1.2 станет выше образцового, что приведёт к смене на выходе ОУ DA1.2 высокого уровня сигнала низким и отключению светодиода HL1 и оптрона U1.

Закрывшийся фотосимистор отключит мост VD7 и нагреватель паяльника от сети, а открытый диод VD5 подключит его к инвертирующему входу ОУ DA1.2. Погасший светодиод HL1 сигнализирует об отключении нагревателя. На выходе DA1.

2 низкий уровень напряжения будет держаться до тех пор, пока в результате остывания нагревателя паяльника его сопротивление не понизится до точки переключения DA1.2, заданной, как уже сказано выше, образцовым напряжением с делителя R1R2. Конденсатор СЗ к тому времени успеет разрядиться через диод VD4. Далее, после переключения DA1.2, вновь включится оптрон U1 и весь процесс повторится. Время остывания нагревателя паяльника будет тем больше, чем выше температура всего паяльника и меньше расход тепла на процесс паяния. Конденсатор С1 уменьшает наводки и высокочастотные помехи из сети.

Печатная плата размерами 42×37 мм изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Её чертёж и расположение элементов приведены на рис. 3.
Чертеж платы в формате lay- во вложении

Светодиод HL1, диоды VD1, VD4 — любые маломощные. Диод VD5 — любого типа на напряжение не менее 400 В. Стабилитроны КС456А1 заменимы на КС456А или один стабилитрон на 12 В с максимально допустимым током более 100 мА. Оксидный конденсатор СЗ надо обязательно проверить на утечку. При проверке конденсатора омметром его сопротивление должно быть больше 2 МОм.

Конденсаторы С4, С5 — импортные плёночные на переменное напряжение 250 В или отечественные К73-17 на напряжение 400 В. Микросхема LM358P заменима на LM393R В этом случае правый по схеме вывод резистора R8 необходимо подключить к плюсовой линии питания узла управления, а анод светодиода HL1 — непосредственно к выходу DA1.2 (выводу 1). При этом диод VD1 можно не ставить.

Сопротивление резистора R6 должно выбираться исходя из имеющегося нагревателя. Оно должно быть меньше сопротивления нагревателя в холодном состоянии примерно на 10 %. Сопротивление подстроечного резистора R5 выбирают так, чтобы интервал регулировки температуры не превышал 100 °С. Для этого вычисляют разность сопротивлений холодного и хорошо прогретого паяльника и умножают её на 3,5.

Полученное значение и будет сопротивлением резистора R5 в омах. Тип резистора — любой многооборотный.Собранный блок необходимо наладить. Цепь из резисторов R3—R5 временно заменяют двумя последовательно включёнными переменными или подстроенными сопротивлением 2,2 кОм и 200…300 Ом. Далее блок с подключённым паяльником включают в сеть.

Добившись движками временных резисторов нужной температуры жала, устройство отключают от сети. Резисторы отпаивают и измеряют общее сопротивление введённых частей. Из полученного значения вычитают половину вычисленного ранее сопротивления R5.

Читайте также:  Индикатор напряжения аккумулятора на lm3914

Это и будет суммарное сопротивление постоянных резисторов R3, R4, которые выбирают из имеющихся в распоряжении по наиболее близкому к суммарному значению. В разрыв этой резистивной цепи можно поставить выключатель. При его выключении паяльник перейдёт на непрерывный нагрев.

Для тех, кому нужен паяльник на несколько режимов пайки, предлагаю поставить переключатель и несколько резистивных цепей на разные режимы. Например, для мягкого припоя и для нормального припоя. При разрыве цепи — форсированный режим. Мощность применяемого паяльника ограничена предельным током выпрямительного моста КЦ407А (0,5 А) и оптрона МОС3063 (1 А).

Поэтому для паяльников мощностью более 100 Вт необходимо установить более мощный выпрямительный мост, а опт-рон заменить оптоэлектронным реле нужной мощности.

Сравнение работы разных паяльников совместно с описанным устройством показало, что наиболее пригодны паяльники с керамическим нагревателем с большим ТКС. Внешний вид одного из вариантов собранного блока со снятой крышкой приведён на рис. 4.

Будьте внимательны, особенно при налаживании: блок не имеет гальванической развязки с питающим напряжением 220 В!

Источник: Журнал Радио, №10 2014г

Вложения к странице

ФайлОписаниеРазмер файла:
reg.zip 19 Кб

Источник: http://radio-uchebnik.ru/shem/9-istochniki-pitaniya/534-stabilizator-temperatury-payalnika

Ретроприборы контроля температуры жала паяльника

   Контроль температуры жала паяльника был актуален всегда.
На заре радиолюбительской деятельности пользовался простым способом. Если капелька натуральной канифоли бегает по поверхности расплавленного припоя по кругу – значит самая та температура, что надо.

Сейчас, когда у большинства электронщиков в хозяйстве термостабилизированные паяльники и паяльные станции задача контроля температуры стала более многогранной.

Теперь можно смотреть не только на температуру жала, но и проверить (настроить) индикацию паяльной станции, сравнить показания внутренней термопары и внешней, оценить качество конструкции, инерционность паяльника, ну и т.д.

   Китайский производитель при содействии Алиэкспресса идет навстречу чаяниям народа и предлагает всякие приборчики, не считая мультиметров с термопарами, которых тоже много. 

  Вот несколько, по-видимому, самых распространенных. От “подороже” к “подешевле”.

  Термопары изобрели в 1821 году. Как же было с измерением паяльников в докитайскую эпоху? Нормально все было. Если не в домашних мастерских, то уж на производствах – точно.   Так получилось, что с небольшим перерывом попались на глаза две ретро коробочки сделанные еще в СССР.  Поиск по сети показал, что про первую интернет вообще не знает, а вторая представлена в сети на сайтах типа “авито” тремя фотографиями без описания. Приборчики я починил и отреставрировал и, поскольку это часть нашей истории, возможно кому-то будет интересно.
  Завод “Мосприбор”(еще ссылка)  в 1968 году – это  Открытое акционерное общество «Корпорация космических систем специального назначения «Комета»  в году 2017.  То есть, спутники у нас паяли с контролем температуры паяльников. :-))) 
  

   Проверка и настройка проводилась по китайскому термометру TM-902C.  У первого прибора схемы внутри никакой нет. Есть переключатель справа, который подключает прямо к измерительной головке либо встроенную термопару, либо внешнюю (подключается к двум клеммам на левой боковой стенке). И никаких подстроечных элементов. Просто совсем.  Устройство такого термометра “без деталей”  и его расчет более подробно описаны в статье “Простой термометр-индикатор” ( журнал “Схемотехника” №8, 2003, стр.4).

  Найденный (на свалке) прибор действительно “врал” градусов на 40…45. Поверитель в далеком 1989 году был точен и внимателен. Замер напряжения прямо с термопары хромель-копель показал, что термопара положенные милливольты выдает.

Пришлось заменить советский тумблер ТБ2-1 (или ПТ-24) на “новый” советский тумблер ТП1-2  с двумя переключающимися контактами, контакты запараллелил для уменьшения сопротивления в цепи. Стало чуть лучше, ошибка уменьшилась до 25…

30 градусов.   

                          

 “Диапазон” таких электромагнитых головок регулируется при помощи магнитного шунта (винтик на задней стенке прибора залитый мастикой).  Но пределы такой регулировки очень узкие, 1…1.5 деления шкалы.

Когда надеяться было уже не на что, прибор настраиваться не собирался, я по какому-то наитию просто выдернул ту железку, которая служила магнитным шунтом. И чудо свершилось.  Появился запас по показаниям “в плюс”.  Всего полтора деления. Но этого достаточно. Уменьшить ток в цепи термопары не проблема. Что случилось с этим прибором в 1988…

1989 году можно только предполагать. Скорее всего его уронили, но не разбили. Возможно от удара немного размагнитился магнит. Других гипотез я не выдумал.  

  Еще о конструкции. Термопара ХК внутри была очень своеобразная. Она была сделана из 4 (!) проводов ( 2 шт. хромель, 2 шт. копель, провода в схеме соединены параллельно)  и все четыре провода были приварены снизу к медной чашечке. В чашечке сверху находится припой в который нужно паяльником тыкать. Диаметр термопарных проводов где-то 0.7…0.8 мм. 

 

  Я не знаю на какие мощности древних паяльников это было рассчитано. По-видимому на 60, 90, 100 Вт.  Современный паяльник эту конструкцию не прогревает в принципе, особенно с учетом отвода тепла по 4-м толстым проводам от точки спая и массивного керамического колечка под медной чашечкой.

Собственно, мощность тут даже не главное. У современных паяльников со стабилизацией запас мощности тоже изрядный. Но вот полые необгорающие жала всю картину портят, являясь заметным “тепловым сопротивлениием”.

  У старых советских толстых сплошных медных  жал перепад температуры от нагревателя до кончика был, естественно меньше, поэтому термометром можно было что-то измерить. На паяльниках от старой паяльной станции SL-I (Solomon) со сплошным жалом, получаем что-то среднее, но все равно показания термометра занижены.

Именно по этой причине в китайских измерителях температуры термопары “подвешены” в воздухе. Поэтому я “модернизировал” приборчик по аналогии с китайскими образцами. 

  Четырехногую термопару ХК я отодрал от медной чашки и сварил две отдельные термопары. Первую термопару вставил на исходное место, без сварки, просверлил в чашке дырочку и вставил с натягом, так чтобы она выступала над дном на 1…1.5мм. В рабочем состоянии кончик находится под слоем припоя.

Вторую термопару я подключил к имеющимся на приборе клеммам, а ее висящий свободно кончик (спай) закрепил на фторопластовой детальке (см. фотографию). При настройке было применено некоторое “лукавство”.

Поскольку был небольшой избыток по чувствительности миллиамперметра (после удаления магнитного шунта), в цепь внешней термопары потребовалось добавить резистор с номиналом около 3 Ом. После этого показания стали совпадать с контрольным  прибором TM-902C.

  А вот в цепь внутренней термопары, которая занижает показания температуры, я дополнительный резистор устанавливать не стал.   И теперь обе термопары дают похожие показания (расхождение от типа паяльника зависит! 🙂 ).  Да, еще  нужно отметить, что я не в курсе как была установлена стрелка прибора в 1989 году.

Если она стояла на “нуле” шкалы, то вообще-то это неправильно. Термометр он на то и термометр, чтобы без паяльника показывать комнатную температуру. Поэтому на фото видно, что корректором нуля стрелка установлена на 22 градуса.      

   Второй образец называется “Прибор контроля температуры паяльника” – ПКТП. Прибор чуть сложнее первого варианта. В нем даже есть один транзистор, терморезистор и батарейка.

Используется, как и в первом приборе термопара ХК (хромель-копель), просто потому, что она выдает максимальное количество милливольт.

При этом, термопара ХК, в отличии от ХА, имеет заметную нелинейность и формально линейная  шкала  на М4213 – это не совсем правильно.

Это вид этикетки до “реставрации”.  Название тут похоже на “ПКТ4”, но такого названия в сети не нашлось, поэтому я все же написал “ПКТП” 

Источник: http://stumpof.blogspot.com/2017/09/blog-post_29.html

Как можно доработать китайские паяльники

Китайские товары давно завоевали российский рынок и постепенно вытесняют с него известные образцы электротехнической продукции от других производителей. Однако из-за разницы в стандартах и других особенностях китайского производства российскому пользователю постоянно приходится вносить коррективы в конструкцию приобретённых изделий.

Особо злободневными в последние годы становятся проблемы, связанные с доработкой китайских паяльников с учётом всех обнаруженных в них недостатков (включая малый диапазон регулировки температуры).

Недостатки приборов с регулятором мощности

Современный китайский паяльник с регулятором температуры имеет определённые достоинства, наряду с которыми у него нередко обнаруживаются и некоторые недоработки. Последние проявляются, как правило, не только в высокой стоимости этого изделия, но и в его хрупкости и в недостаточной точности регулировки основного рабочего параметра – температуры.

Паяльники из Китая мощностью свыше 40 Ватт – большая редкость, хотя нередко требуется работать с деталями нестандартных размеров.

Большинство пользователей, желающих приобрести такие приборы по приемлемой цене, вынуждены мириться с этими недостатками.

С другой стороны, любые попытки самостоятельно переделать эти устройства сталкиваются с определёнными сложностями, особо заметными в отдаленных от областных центров районах.

Регулировка температуры (а значит и мощности) в простейшем случае сводится к изменению напряжения питания, которое за городской чертой и так не отличается особой стабильностью. Вот почему при желании доработать китайские изделия необходимо действовать очень осторожно, старясь не нарушить нормальный режим функционирования паяльника.

Устранение перегрева жала

Доработка регулятора мощности

Самодельный контактный датчик изготавливается из старого советского конденсатора и шариков от подшипника. Устройство размещается на заводской плате без переделок корпуса.

При расположении паяльника на подставке жалом вверх датчик размыкает цепь и температура нагрева уменьшается.

Когда начинаем паять, контакты внутри замыкаются и жало прогревается до заданной температуры соответственно положению регулятора.

Рассмотрим ещё несколько примеров такой доработки в отношении различных моделей паяльных устройств.

Переделка модели на 60 Ватт

Классическая модель китайского производства имеет мощность 60 Ватт и рассчитана на работу от стандартной бытовой сети 220 Вольт. В комплект поставки входит очень неудобный в обращении переходник под вилку с плоскими контактными ножками (он всё время «застревает» в углублении розеток).

Поэтому многие пользователи доработку этой модели начинают именно со смены сетевого шнура (или хотя бы его конечной части). После перехода на вилку российского стандарта работать с таким паяльником становится намного удобнее.

Очень много нареканий в адрес этой модели вызывает жало, которое совсем не подходит для демонтажных работ.

Его покрытый защитным составом кончик очень долго греется, а встроенный в паяльник датчик реагирует не на температуру, а на время и постоянно отключает прибор.

Из-за этого при пайке особо сложных мест, требующих хорошего прогревания поверхностей, приходится поднимать температуру с некоторым запасом.

Тем не менее, такой паяльник часто перегревается и нередко отключается. Вследствие этого многие мастера сразу же после покупки заменяют «родное» жало на любое другое, имеющееся у них в запасе.

При изучении отзывов покупателей нередко встречаются жалобы на плохое качество контакта в месте подсоединения сетевого шнура к нагревательному элементу.

В связи с этим его желательно заменить стазу же после приобретения.

Доработка ZD-20U

ЮСБ паяльник с таким наименованием обеспечивает очень быстрый нагрев жала, что, в конечном счёте, превращается в недостаток, так как паяльник при этом сильно перегревается.

В его конструкции предусмотрен контроль температуры, которой можно управлять путём касания датчика, встроенного в корпус ручки.

Если такой китайский паяльник держать в руке – регулятор поддерживает заданный режим, и он продолжает нагреваться.

После того, как его укладывают на подставку, таймер должен отключать устройство от сети (примерно через 40-45 секунд). На самом же деле наблюдаются следующие явления:

  • встроенный сенсор отличается высокой чувствительностью и очень часто срабатывает ещё до прикосновения в ручке (иногда – на расстоянии порядка 10-15 см);
  • при заявленной задержке отключения (45 секунд) и с учётом очень быстрого разогрева жала паяльник гарантированно перегревается, что чревато его выходом из строя.

В связи с этим сразу после покупки китайского изделия необходимо понизить чувствительность его сенсора, а также попытаться уменьшить временной интервал, по истечении которого он отключается от сети. Это потребует некоторой переработки схемы.

Многие не хотят возиться с устройством, и просят продавца выслать замену, объяснив проблему.

Улучшение газового паяльника

Очень часто в домашних условиях приходится заниматься ремонтом небольших деталей, которые удобнее всего обрабатывать посредством паяльных приспособлений небольшой мощности.

Для этих целей идеально подходят миниатюрные газовые паяльники, которые, тем не менее, нуждаются в определённой доработке.

Её суть обычно сводится к изменениям в конструкции, позволяющим снизить потребление горючего в процессе пайки.

Для этого можно предпринять ряд действий следующего характера:

  • после покупки простейшего газового прибора (марки «Jeldra Tool», например), в первую очередь нужно доработать узел поступления газа через мембрану путём рассверливания отверстий для воздуха;
  • помимо этого, рекомендуется дополнить «штатный» комплект насадок несколькими самодельными, позволяющими экономно расходовать топливо в режиме термофена.

После такой доработки расход газа существенно сокращается, особенно – при обработке термоусадочных трубок.

Источник: https://svaring.com/soldering/praktika/dorabotka-kitajskogo-pajalnika

Паяльник с регулировкой температуры

Орешек знанья тверд, но все же,

Мы не привыкли отступать!

Нам расколоть его поможет,

Киножурнал «Хочу все знать»!

Посвящается технической этике и культуре.

О пайке

  При правильной пайке припой (оловянно-свинцовый ПОС-61, олова 61 %):     1. блестит;     2. гладко и обтекаемо лежит на контактной площадке (КП) печатной платы и выводе детали;     3. его количество и вытекшего, но не испарившегося, флюса минимально. При плохой пайке припой:     1.

не блестит, что свидетельствует либо о не прогреве места спая (припой липнет), либо о его перегреве, при котором флюс испарился раньше времени (припой, как каша);     2. лежит комками, капельками, «крылом ласточки» – все это говорит, что мало флюса и много припоя;     3.

его количество большое (плохая дозировка припоя) и грязь от флюса (плохая дозировка флюса и нет чистки жала паяльника от нагара). Для правильной пайки нужно:     1. паяльник с регулировкой температуры (термостатированием около 270 °С);     2. жало с покрытием;     3.

припой с флюсом, диаметром 0,5-0,8 мм для пайки SMD деталей, для остальных – 0,8 – 1,0 мм (припой лучше брать импортный, например, 63 % 8PK-033);     4. нагреватель жала – низковольтный, например, 24 в.

Помните, что у обычного паяльника 40 вт 220 в и стекло тканевой изоляции жала, ток в цепи «жало-деталь-рука», может составить несколько ма, которые легко могут повредить полупроводники (сопротивление тела человека около 1 ком).

Поэтому для уменьшения вероятности поражения током, или вывода из строя дорогой МС:     1. понижают напряжение питания паяльника с помощью трансформатора;     2. температуру его жала контролируют термопарой, и электронной схемой;     3. применяют острое конусное медное жало с покрытием (грязь теперь будет только от флюса, а не от меди);     4.

очистку жала делают периодически во время пайки, вытирая жало о кусочек специальной губки (смоченной в воде); Правильную пайку делают так:     1. на чистое жало наносят немного свежего припоя, для увеличения площади последующего теплового контакта в месте спая;     2. жалом одновременно касаются и вывода детали и его КП на плате, прогревая их;     3.

затем касаются проволокой припоя (с флюсом) нужного диаметра места спая, дозируют растекающийся припой, быстро убирают проволоку, а затем и жало от места спая;     4. при пайке SMD компонентов их предварительно закрепляют на плате припоем за один вывод и при необходимости юстируют;

    5.

при передозировке припоя, его убирают с КП при помощи оплетки от экранированного кабеля.

 
Применяется импортный типа SL-20 (или подобный с аналогичными характеристиками) мощностью 48 вт с нагревателем 12-16 ом и термопарой (около 30 мкв/ °С). Паяльник должен лежать горизонтально, а не положением жалом вниз (как это делают зарубежные товарищи), при котором сильно греется ручка. Распиновка разъёма паяльника показана на рисунке ниже.
 
Для правильной и удобной пайки, температура жала должна быть около 270 °С, то есть всегда немного выше температуры плавления припоя (260 °С для ПОС-61). При пайке крупных разъемов и демонтаже деталей, температура жала должна быть значительно выше – около 350 °С. При этом видно, что модуль нагревателя и жало темнеют и потрескивают от большой температуры. В таком режиме паяльник долго не проживет. Поэтому всегда, как только закончили эту «тяжелую» пайку, уменьшайте температуру до 270 °С. В таком режиме, паяльник работает целый день, а закрытый блок управления практически не греется.
 

Читайте также:  Бестрансформаторный бп 5в на 7805

О блоке управления

Схема блока управления простая и доступна в повторении, надёжная в работе, хотя в конструкции блока управления имеется маленький недостаток – отсутствует индикатор температуры жала паяльника. Но как показала практика, для работы вполне достаточно хорошо откалиброванной шкалы, и вполне можно обойтись и без цифрового индикатора.

Принцип работы устройства Напряжение от термопары паяльника, уровнем десятка милливольт, усиливается МС DA1.1, и подается на один вход компаратора DA1.2, а на другой его вход, подается постоянное регулируемое напряжение с резистивного делителя (задатчика температуры).

Если температура жала начнет падать, то напряжение с термопары уменьшится, с выхода усилителя тоже уменьшится. И как только напряжение на выводе 5 МС станет выше, чем на выводе 6, компаратор переключится, и на его выходе напряжение станет +5 в.

Транзистор ключа откроется, и через нагреватель паяльника пойдет ток около 2 а, при этом загорается красный светодиод «Нагрев». Через несколько секунд, рост температуры вызовет обратную ситуацию – напряжение на выходе компаратора станет 0 в, и ключ разомкнет цепь питания нагревателя, светодиод погаснет.

В дальнейшем паяльник периодически (через полминуты) подогревается, включаясь на несколько секунд (зависит от интенсивности пайки и окружающей температуры).

Конструкция

В блоке питания применён тороидальный силовой трансформатор (O 80 х 35 мм), который практически не нагревается на холостом ходу. Так как ток через нагреватель паяльника идет около 20% времени, то диодный мост и трансформатор устанавливаются без радиатора, а корпус делается закрытым.

Стабилизатор напряжения, и МДП-транзистор в корпусах ТО-220, практически, не нагреваются.Электронный модуль управления собран на сдвоенном ОУ, а блок питания выдает напряжения не стабилизированные +24 в и стабилизированные +5 в.Все детали монтируются на плате, размером 40 х 80 мм.

Печатный вариант платы не разрабатывался, и Вы при желании можете сделать это самостоятельно и выложить здесь для других читателей.Выключатель и светодиоды, устанавливаются соответственно на заднюю и переднюю стенки корпуса.Предохранитель изолируют на проводе в кусочке термо-усадочной трубки.

Трансформатор крепится на винт к верхней крышке корпуса, а плата устанавливается на 3-4 упора, приклеенные к корпусу, и крепится саморезами.Корпус изготавливают из фанеры толщиной 6 мм.

Настройка

При настройке воспользуемся аналоговым прибором с ценой деления 0,2 в, 1 в и 0,5 ком.     1. Отключаем нагреватель паяльника от питания, замыкая затвор транзистора VT1 (выв. 1) на общий провод схемы.

Временно управлять затвором транзистора ключа вручную можно, используя простой переключатель «0 в» – «откл» – «+5 в», сделанный из трех контактов однорядного штыревого разъема типа PLS с шагом 2,54 мм и перемычки (джампера).

    2. Включаем питание 220 в. Должен загореться зеленый светодиод «Сеть».     3. Проверяем без нагрузки напряжения в контрольных точках схемы.     4. Резисторы R4 и R6 не устанавливаем, а выводы подстроечного резистора R5 подключаем к общему проводу схемы и шине +5 в. Уменьшаем напряжение с задатчика температуры до минимума.     5. Подключаем нагреватель, замыкая затвор VT1 на +5 в, при этом загорится красный светодиод «Нагрев». Проверяем при нагрузке напряжение в контрольных точках схемы. Размыкаем затвор VT1 (убираем перемычку вообще).     6. При холодном паяльнике, очень медленно увеличиваем напряжение с задатчика температуры и одновременно держим на жале проволоку припоя. Как только припой стал плавиться, останавливаем увеличение напряжения на задатчике и измеряем его. Получилось например 1,3 вольта (аналогичное значение должно быть и на другом входе компаратора).Помните о полярности подключения термопары. Если напряжение на выв. 1 микросхемы DA1.1 уменьшается, то поменяйте местами провода от термопары.

Если есть трех разрядный цифровой вольтметр (со шкалой 2 в), то можно определить начальную характеристику термопары.

При температуре жала 25 °С получилось 0,68 в, при 60 °С (это когда жало уже трудно удержать в руках) – 0,74 в. Т.о. получаем (0,74 в–0,68 в)/(60 °С–25 °С)=17 мкв/ °С.

Если это значение сравнить с дальнейшими исследованиями, то нетрудно догадаться, что характеристика термопары здесь занижена  и нелинейна.

    7. Определяем характеристику термопары с предположением, что она линейна (нелинейность имеет место ниже 150 °С). Напряжение термопары соответствующее 260 °С равно (1,3 в–0,7 в)/100=6 мв, следовательно, получаем (6 мв/ 260 °С)=23 мкв/ °C.

Из более точного исследования приходим, что характеристика термопары в точке 260 °С равна (1,34 в–0,74 в)/[(260 °С–60 °С)*100]=30 мкв/ °С.

    8. Определяемся с верхним температурным пределом паяльника. Достаточно будет, взять значение 400 °С. Ему будет соответствовать усиленное напряжение термопары равное (400 °С*23 мкв/ °С)*100=0,92 в. Т.о. опорное напряжение для 400°С будет равно 0,7 в+0,92 в=1,62 в.

Более точное расчетное значение определим из учета нагрева паяльника на необходимые 400 °С–260 °С=140 °С. Т.о. ему будет соответствовать напряжение 30 мкв/ °С*140 °С=0,52 в, а опорное напряжение при 400 °С будет равно 1,34 в+0,52 в=1,86 в.

Далее в расчетах Uмакс=1,86 в.     9. Определяемся с номиналами резисторов R4 и R6 задатчика температуры при известном сопротивлении R5 (с учетом использования всего диапазона изменения подстроечника).

Составляем (по закону Ома) линейную систему из 3-х уравнений с 3-мя неизвестными (R5 известно), решая которую приходим к следующим соотношениям: R4*I=Uмин (R4+R5)*I=Uмакс (R4+R5+R6)*I= Uпит R6=R5*( [Uмин/(Uмакс–Uмин)] * [Uпит/Uмин – 1] –1 ) R4=R5*Uмин/(Uмакс–Uмин) Измеряем полное сопротивление R5.

Для выбранного подстроечника R5=2,2 ком, при взятом ОУ Uмин=0,7 в, при взятом паяльнике Uмакс=1,86 в, при взятом напряжении питания Uпит=5 в получаем, что R4=2,2 ком*0,7 в/(1,86 в–0,7 в)=1,33 ком и R6=2,2 ком*( [0,7 в/(1,86 в–0,7 в)] * [5 в/0,7 в – 1] – 1)=5,96 ком.

Выбираем резисторы ближайшего номинала, то есть ±1 % (±5 %) R4=1,33 (1,3) ком и R6=5,9 (6,2) ком.

Помним, что напряжению ±0,05 в на входе компаратора будет соответствовать ±17 °С (0,05 в/[100*30 мкв/ °C]) температурного диапазона.

Это будет определять точность установки диапазона в ±4,2 % (0,05 в/[1,86 в–0,7 в]) и потребует точности резисторов ±2,1 % (±4,2 %/2) (в данном случае, подойдут и ±1 % (F) и ±5 % (J) резисторы размера 1206).

    10. Впаиваем резисторы R4 и R6 на плату и делаем проверку: измеряем напряжения на делителе, и, исходя из них, определяем полученный температурный диапазон паяльника. Если необходимо, можно подкорректировать номиналы. Но главное в другом – температура паяльника должна доходить до 300-350 °С, необходимых при монтаже крупных деталей и демонтаже, но не превышать максимум – 400-420 °С (как с точки зрения данной конструкции нагревателя, так и с точки зрения практики монтажа и техники безопасности).

Нижнюю граница температурного диапазона паяльника, можно сделать и со 150 °С, сделав дополнительное смещение на компараторе: к собственному смещению ОУ прибавить еще напряжение равное (150 °С*23 мкв/ °С)*100=0,35 в и пересчитать номиналы резисторов делителя при Uмин=0,7 в+0,35 в=1,05в. Стоит отметить, что если необходимо паять легкоплавкими припоями: сплавы Вуда (60°С), Розе, то нижнюю границу температурного диапазона лучше не менять.

Все измеренные значения полезно будет сравнить с расчетными данными.Другой настройки схема не требует.

Калибровка

    1. Регулировочную ручку ставят до упора влево, включают сеть (при остывшем паяльнике). Плавно крутят ручку по часовой стрелке. Как только загорелся индикатор «Нагрев», делают риску на корпусе – это будет минимум температуры;     2. затем медленно крутят ручку дальше на увеличение и одновременно держат на жале проволоку припоя;     3. как только припой начнет плавиться – делают на корпусе метку 260 °С;     4. температура жала, удобная для пайки типовых корпусов (1206, SO, DIP, TQFP), будет немного выше, определите ее сами и поставьте «главную» метку – 270 °С. Задатчик температуры всегда должен быть на ней (если нет необходимости в более высокой температуре).     5. выкручивают ручку до упора вправо и ставят риску на корпусе – это максимум температуры.

Для тех, кто хочет сделать более точную калибровку (с ценой деления в 20-50 °С), то она делается чисто графическим способом. Для проверки соответствия температурных рисок на корпусе напряжению с задатчика температуры понадобится 3-х разрядный измеритель постоянного тока. Калибровку ниже 150°С лучше не делать ввиду нелинейности термопары.

О принципиальной схеме (пояснительная записка).

 
В качестве Тр1 выбран ТТП-50 220 в/18 в 2,8 а. Хотя можно применить любой трансформатор, мощностью не менее 50 ватт, с напряжением ХХ вторичной обмотки 18-20 вольт. Диодный мост выбираем по прямому току не менее 2,5-3 а, который вполне выдерживает без радиатора минутный прогрев паяльника при включении. Ёмкость конденсатора С5 желательно иметь не менее 2200 мкФ ±20% 50 в. Схема собрана на сдвоенном, мало-мощном ОУ с питанием от 5 в (AD8542AR в корпусе SOIC-8). Стандартный не инвертирующий усилитель с ООС на DA1.1 с коэффициентом усиления напряжения 101 (R3/R1 +1=10 ком/100 ом +1). Цепь С1–R3 определяет снижение коэффициента усиления ОУ в высокочастотной области c частотой среза=1/2πR3C1=1/2π*10 ком*0,1 мкф=160 гц (С1 шунтирует R3), а фильтр НЧ (низкой частоты) R2–C2 ограничивает полосу частот входных сигналов до 16 гц (частота среза=1/2πR2C2=1/2π*10 ком*10 мкф=16 гц), что вполне достаточно для правильной работы устройства. Резистор R2 также ограничивает потенциально возможные токи (выв.3 полевой ИМС DA1.1 соединяется с жалом паяльника через резистор R2). Можно попробовать применить любые ОУ , работающие от 5 вольт, например; КА, СА, LM, 158, 258, 358, 2904. Напряжение питания в этом случае лучше повысить до 8 вольт, просто заменой стабилизатора на 7808. В качестве ключа VT1 выбран силовой МДП-транзистор (с защитным диодом Шоттки) типа IRFZ44N с сопротивлением канала 0,02 ом на ток 49 а напряжением сток-исток 55 в (нагрев корпуса 22*0,02 ом=0,08 вт). Резистор R8=1 ком необходим при настройке для развязки VT1 от DA1.2, а также для уверенного управления затвором полевого транзистора, имеющего значительную входную емкость около 1500 пф. R9=100 ком необходим для протекания выходного тока ОУ, т.к. входное сопротивление VT1 очень велико. Можно попробовать применить полевые транзисторы с материнских плат. Выключатель сетевой выбран отечественный типа Т1 на 250 в 3 а, устанавливаемый в отверстие на задней стенке.Сетевой предохранитель стандартный на 250 в. Т.к. есть некоторый бросок тока при включении, то предохранитель взят на 1 а. Возможно, что схема будет работать и при меньшем количестве деталей, а, возможно, и при большем.

Изготовление корпуса

 
    1. Стенки корпуса выпиливают из небольшого листа фанеры.     2. Склеивают корпус клеем ПВА (для мебели). Для временного скрепления конструкции используют маленькие (O 1,2 мм) гвозди.     3. Ножки для корпуса прямоугольной формы делают из той же фанеры (6 мм), ручку для подстроечника, можно сделать из уже фрезерованного (сращенного) деревянного бруса диаметром 10–20 мм, плотно сажая на вал подстроечника. Приклеивать ножки лучше к материалу из фанеры, а к ДВП – на короткие саморезы.     4. Все деревянные детали и корпус снаружи покрывают двумя слоями лака. 1-й слой шлифуют суровой тканью (хлопок, лен) или наждачкой 1000, 2-й – можете нанести и алкидной краской нужного цвета. Вообще конструкция корпуса может быть любой, в зависимости от применяемых деталей, фантазии и возможностей.

Корпус

    Размер (внутренний)        140 х 60 х 85 мм     Материал            фанера 6 мм и 4 мм (для передней стенки)     Покрытие            лак (2 слоя)     Нижняя съемная крышка     Размер                140 х 85 мм (1 шт.)     Материал            ДВП 3,2 мм или фанера 4 мм     Саморезы            O 2,5 х 12 мм, потайн. – 4 шт.     Накладки на ножки фетровые    O 16 мм (амортизирующие) – 4 шт.     Верхняя крышка     Размер                140 х 85 мм (1 шт.)     Материал            фанера 6 мм     Боковая стенка     Размер                95 х 70 мм (2 шт.)     Материал            фанера 6 мм     Передняя стенка     Размер                140 х 70 мм (1 шт.)     Материал            фанера 4 мм     Задняя стенка     Размер                140 х 70 мм (1 шт.)     Материал            фанера 6 мм

Статья публикуется в сокращённом варианте. Полную версию материала можно посмотреть здесь.

 

Источник: http://vprl.ru/publ/tekhnologii/nachinajushhim/pajalnik_s_regulirovkoj_temperatury/9-1-0-41

Температурой паяльника управляет мостовая схема

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2014

Kiril Karagiozov

EDN

Часто температура паяльника регулируется микроконтроллером, использующим обратную связь от термистора, расположенного вблизи жала паяльника. В статье представлена схема управления паяльником, сделанная только на аналоговых компонентах.

Важнейшими характеристиками схемы является то, насколько быстро температура достигает заданной величины, и насколько велики колебания температуры относительно установленного значения.

Простейшим способом управления температурой является использование коммутатора, отключающего нагреватель, когда температура паяльника достигает заданной точки. Однако колебания температуры при этом могут иметь неприемлемо большой размах.

Лучше всего контролировать температуру с помощью ПИД-контроллера [1].

Но оптимален такой алгоритм, при котором разогрев до заданной температуры происходит на максимальной мощности, и, соответственно, с максимальной скоростью, а затем к паяльнику подводится лишь столько энергии, сколько необходимо для поддержания заданной температуры. При этом никаких колебаний происходить не будет.

Для проверки этой концепции на веб-сайте хорошо известного аукциона я купил недорогую подделку под паяльник Hakko 907.

Согласно документации, паяльник мощностью 50 Вт питается напряжением 24 В и содержит терморезистор с положительным температурным коэффициентом (PTC) 0.16 Ом/K и сопротивлением 120 Ом при температуре 300 °C.

Использовался блок питания 19 В от старого ноутбука, поскольку другого источника под рукой просто не оказалось.

Верхнее плечо моста Уитстона образовано резисторами RB1 и RB2, а нижнее – резисторами RSensor (терморезистор паяльника) и RTrim (установка температуры). В практической схеме RTrim может представлять собой последовательное соединение постоянного и подстроечного резисторов, позиционный переключатель для выбора одного из нескольких подобранных резисторов, или комбинацию обоих методов.

Рисунок 1. Обратная связь от PTC датчика температуры, управляя соотношением времени включенного и выключенного состояния транзистора M2, поддерживает температуру жала паяльника на заданном уровне. Номиналы большинства компонентов некритичны. В качестве Q1 был использован BC547.

Выход моста подключен к входам операционного усилителя U2, включенного вычитателем с большим коэффициентом усиления [2]. В соответствии с рекомендациями [2], в качестве R8-R11 использовались резисторы с допускаемым отклонением 1%, из которых путем измерений были отобраны экземпляры с наиболее близкими сопротивлениями.

На усилителе U1 собран генератор с частотой колебаний 1.4 Гц и коэффициентом заполнения 25%, периодически включающий транзистор Q1, через который, в свою очередь, на мост подается полное напряжение питания 19 В.

Вообще говоря, чем выше напряжение питания, тем лучше чувствительность схемы к изменениям температуры, однако общее сопротивление моста довольно мало, и протекающий через него ток получается большим.

Поэтому для ограничения рассеиваемой мостом мощности включен резистор R7, а коэффициент заполнения импульсов сделан небольшим, благодаря чему тепловыделение снижено до значений, при которых оно не может оказывать влияния на точность измерений.

На микросхеме U3 сделан активный пиковый детектор [4], а U4 включен инвертирующим триггером Шмитта (ТШ) с уровнями порогов гистерезиса примерно 5.8 В и 4.8 В [5].

Из Рисунка 2 видно, что если температура паяльника ниже установленного значения, конденсатор C2 заряжается до напряжения, превышающего порог ТШ, и остается выше порога на протяжении всего периода, пока продолжается разряд через R12 и R13. Напряжения на выходе ТШ остается низким, а MOSFET M2, соответственно, включенным, и на нагреватель RL подается максимальная мощность.

Если температура паяльника поднимается выше заданной, выход U2 становится равным потенциалу земли, а напряжение на C2 все время остается ниже порога ТШ, и высокий уровень на выходе ТШ удерживает M2 в выключенном состоянии.

Читайте также:  Источник высокого напряжения за 5 минут
Рисунок 2. Когда приложенное к входу триггера Шмитта U4 напряжение конденсатора C2 полностью выше или ниже порога переключения, для быстрого нагрева или охлаждения паяльника к нему подводится максимальная или нулевая мощность, соответственно. Если температура паяльника близка к заданной, напряжение разряжающегося C2 модулирует ширину импульсов тока нагревателя для точной стабилизации температуры.

Между этими двумя крайними состояниями существует узкая область шириной примерно 0.3 Ом (определяемая величиной порога ТШ, суммарным усилением вычитателя и активного пикового детектора, а также постоянной времени C2, R12+R13), в которой, начиная с какого-то момента, напряжение на C2 опускается ниже порога ТШ, и на оставшуюся часть цикла MOSFET M2 выключается.

Время включенного состояния в каждом цикле обратно пропорционально температуре. С ростом температуры увеличивается падение напряжения на сопротивлении RSensor датчика моста, уменьшая напряжение, заряжающее конденсатор C2.

Соответственно, конденсатор разряжается до напряжений, более низких, чем порог ТШ.

Эта петля отрицательной обратной связи управляет коэффициентом заполнения импульсов, ограничивая поступающую в нагреватель паяльника энергию ровно на том уровне, который необходим для поддержания постоянной температуры.

Если выполнить калибровку при нескольких значениях температуры, нелинейность температурного коэффициента датчика можно будет не принимать во внимание, а точность каждого измерения станет очень высокой.

Температура жала паяльника без каких-либо видимых колебаний стабилизируется за время порядка 60…90 с после начала «пульсирующего» режима.

Это достаточно большое время обусловлено температурным лагом между собственно жалом паяльника, температуру которого мы измеряем, и PTC датчиком, размещенном не внутри жала, а в нагревательном элементе.

Наглядным и чувствительным индикатором процесса стабилизации температуры является светодиод D4 «Охлаждение», вспышки которого имеют высокую яркость до тех пор, пока температура паяльника остается ниже установленного значения, и становятся еле заметными, как только температура достигает требуемого уровня. Мигание светодиода D3 «Нагрев» указывает на то, что паяльник нагрелся до заданной температуры, и схема лишь дозирует мощность, компенсирующую его остывание.

В конце статьи дана ссылка на видео, демонстрирующее работу схемы, из которого легко заметить, особенно при низких температурах, как нерегулярно подается энергия к нагревателю паяльника.

Поскольку все узлы схемы питаются напряжением 19 В, при низком уровне на выходе U4 напряжение затвор-исток транзистора M2 оказывается очень близким к максимально допустимому значению 20 В.

Если вы используете другой MOSFET, или хотите увеличить напряжение питания до 24 В, защитите промежуток затвор-исток стабилитроном или резистивным делителем.

Ссылки

  1. PID, see PCB Heaven for a simple overview, and Galan, P., Enhanced temperature controller is both fast and precise, EDN March 1, 2001, pp 111-120 for a more formal treatment and improvements.
  2. Amplifiers for Signal Conditioning, Walt Kester, James Bryant, Walt Jung, figure 3.26
  3. LM324 data sheet
  4. Precision Active Peak detector
  5. A calculator for a single supply op-amp Schmitt trigger
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Фрагменты обсуждения: Полный вариант обсуждения »
  • Схему на ОУ U1 вместе с транзистором Q1 и прилегающей территорией из резисторов и конденсаторов можно выкинуть. Вместо неё установить простой стабилизатор из серии 78L.. . Что это даёт? У этих стабилизаторов достаточный коэффициент стабилизации, так что из него выйдет не плохой стабилизатор опорного напряжения. P.S. подобный подход осуществляю на платах ЦАП ЧПУ НЦ31, идёт на ура.
  • ОУ U1 это генератор, Q1 просто ключ, причем здесь стабилизатор 78Lxx и “опорное напряжение”? Мост не требует опорного напряжения в принципе, ну в данной схеме точно. Схема интересная, но очень требовательная к настройке.
  • Дядя adzeriho видимо пытался донести до нас что на усилителе U1 собрана та же кренка на 19 вольт , только ещё не тянущая по току и имеющая температурную нестабильность , что в мосту … просто не допустимо . Он меняет этот блок на стабилизатор 78Lxx, что улучшает параметры схемы … Вот ” при чём здесь стабилизатор 78Lxx и “опорное напряжение”! “На усилителе U1 собран генератор с частотой колебаний 1.4 Гц и коэффициентом заполнения 25%, периодически включающий транзистор Q1, через который, в свою очередь, на мост подается полное напряжение питания 19 В. Вообще говоря, чем выше напряжение питания, тем лучше чувствительность схемы к изменениям температуры, однако общее сопротивление моста довольно мало, и протекающий через него ток получается большим. Поэтому для ограничения рассеиваемой мостом мощности включен резистор R7, а коэффициент заполнения импульсов сделан небольшим, благодаря чему тепловыделение снижено до значений, при которых оно не может оказывать влияния на точность измерений.”

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=156500

Стабилизатор напряжения сетевого паяльника

Введение и краткий анализ. Количество статей в радиолюбительских журналах, посвящённых регулированию температуры жала пальника, работающего от сети, огромно. Если даже отложить в сторону просто регуляторы напряжения на паяльнике, выполненные на ЛАТРах, реостатах, всевозможных тиристорных, симисторных фазовых регуляторах и т.п.

,то останется большое количество схем, которые позволяют не только регулировать уровень температуры жала паяльника, но и стабилизировать этот уровень, вне зависимости от колебаний сетевого напряжения.

Однако на деле большинство схем стабилизации используют либо датчик температуры (что неудобно конструктивно), либо изменение сопротивления спирали паяльника при нагреве (что требует индивидуальной подстройки схемы под новый паяльник). Наиболее оригинальный способ удалось обнаружить в (Л1).

К концу жала паяльника, находящегося в нагревателе, приварен наконечник из железно – никелевого сплава. Этот сплав имееет магнитные свойства, но только до нагрева до определённой температуры (точки Кюри). После нагрева до этой температуры сплав становится немагнитным, после остывания на несколько градусов – снова прекрасно магнитится.

Осталось только разместить в ручке паяльника нехитрую конструкцию из магнита, подпружиненного стерженька и микровыключателя. При включении паяльника в сеть магнит притянут к сплаву, слегка растянув пружину и замкнув микровыключателем цепь подогрева паяльника. По достижении рабочей температуры жала, сплав становится немагнитным, пружина сжимается, цепь питания нагревателя выключается.

Итак, температура жала будет колебаться возле точки Кюри. Единственный недостаток данной конструкции – изменить температуру жала можно лишь путём замены жала на новое, имеющее наконечник из сплава с новой точкой Кюри. Некоторые попытки стабилизировать напряжение на паяльнике в значительной мере девальвируются попыткой просто ограничивать переменное напряжение сети, питающее паяльник.

Например конструкция (Л2). Что делать радиолюбителю с таким стабилизатором паяльника на 220V, когда напряжение сети упадёт до разрешённых ГОСТом 198V, или часто бывающих реально 180V, автор не говорит. И действительно, для возможности стабилизации при пониженном напряжении сети такой схемой, необходимо использовать паяльник с номинальным напряжением скажем 180V.

Но такой пальник надо изготовить самому и не пытаться по забывчивости работать с ним напрямую от сети 220V. Или надо подключать данный стабилизатор к сети через вольтдобавочный автотрансформатор. Что неудобно и недёшево.

Не говоря уже о грубейших ошибках автора (Л2): использовании МОС 3063 в качестве самостоятельного оптосимистора (что запрещено изготовителем) и заявлении предельно допустимого тока оптосимистора этой оптопары в 1А, что позволяет якобы работать с паяльником мощностью до 100W. МОС 3063 действительно имеет импульсный ток до 1А, но не более 100 микросекунд…

Что касается номинального тока МОС 3063, то его просто нет, изготовитель не приводит этот параметр по причине того, что разрабатывал линейку оптосимисторов МОС только как коммутатор другого, мощного симистора. Решение.

Анализируя схемотехнические варианты решения вопроса стабилизации напряжения питания паяльника , автор решил о неизбежности введения в схему выпрямительного моста и конденсатора . Как известно, пиковое напряжение сети в 1,41 раза выше эффективного напряжения.

Значит, используя напряжение конденсатора можно, даже с учётом разрядки конденсатора рабочим током паяльника, получить резерв по напряжению в 30 – 35 %. Что касается вида напряжения – переменное или постоянное, то паяльнику всё равно. Однако далее варианты стабилизатора вырисовывались неважные.

Собственно таких варианта было два: стабилизатор линейный либо импульсный. Линейный стабилизатор смутил необходимостью большого радиатора и низким КПД. Импульсный с ШИМ всё же довольно сложен конструктивно, в основном по причине необходимости изготовления высоковольтного трансформатора.

И тут на память пришло довольно старое решение по ограничению напряжения на нагрузке. Вариант этого решения можно посмотреть в (Л3) – в качестве ограничителя напряжения входного конденсатора для импульсного стабилизатора.

Таким образом возникло решение стабилизировать напряжение путём остановки заряда конденсатора питания паяльника в момент достижения сетевой синусоидой мгновенного значения напряжения, выбранного радиолюбителем. Конденсатор, заряженный до желаемого значения, будет питать паяльник и с чостотой в 100 Гц подзаряжаться от сети.

Колебания напряжения сети таким образом не окажут влияния на напряжение конденсатора питания паяльника.                                                                                                    Рис 1 Назначение элементов принципиальной схемы (Рис.1):

предохранитель FU1 совместно с варистором RU1 служат для защиты стабилизатора от аномального повышения сетевого напряжения, например при разрыве ноля сети и возникновении перекоса фаз; R1 ограничивает зарядный ток C2 как при при первичной зарядке во время включения, так и при периодической подзарядке во время работы, кроме того совместно с С1 он образует входной фильтр ; HL1 с токоограничивающим R2 индицируют наличие сетевого напряжения ; диодный мост VD1 – VD4 выпрямляет напряжение сети ; цепочка R3, R4 ,R5 определяет напряжение открытия VT1 и соответственно закрытия VT2 ; VD5 повышает порог открытия VT1 до примерно 1В, тем самым уменьшая температурную нестабильность схемы ; R7 и VD6 образуют источник питания +12V для открытия затвора VT2 ; R6 образует гальваническую связь затвора VT2 с истоком для более надёжной работы ; R8 гасит паразитные колебания напряжения на затворе VT2 при перезаряде входной ёмкости транзистора ; HL2 с токоограничивающим R9 индицируют наличие напряжения питания паяльника ;

конденсатор С2 является источником питания для паяльника. Работа устройства.

При включении устройства в сеть, если мгновеннное напряжение сети менее установленнного переменным резистором R3 порога открывания VT1 , транзистор VT1 закрыт, транзистор VT2 открывается и начинается заряд С2 до установленного R3 значения выходного напряжения. После чего VT2 закрывается и паяльник питается от заряженного конденсатора С2.

Если мгновенное напряжение сети в момент включения будет выше установленнного переменным резистором R3 порога открывания VT1, то VT1 откроется и тем самым заблокирует открытие VT2. После снижения мгновенного напряжения сети до установленного уровня произойдёт закрытие VT1 и открытие VT2. В следущем полупериоде С2 дозарядится до установленного значения.

В дальнейшем С2 периодически, с частотой 100 Гц подзаряжается короткими импульсами тока до установленного значения выходного напряжения. Стабилизатор обеспечивает стабильное напряжении питания паяльника в диапазоне 190 V – 240V при колебаниях напряжения сети от 180V до 250V.

Суммарные потери мощности на элементах схемы не превышают 5W, КПД стабилизатора для паяльника мощностью 25W составляет КПД=(25/25+5)100=83%. Представляет интерес выбор номинала и мощности резистора R1. Необходимость его введения диктуется предельным импульсным током полевого транзистора КП707Б:16,5А.

Включение стабилизатора в сеть может произойти при мгновенном напряжении сети, близком к выставленному значению выходного напряжения и значит начальный ток заряда С2 может составить I=U/R=240/30=8А.Таким образом выбор номинала 30Ω обеспечивает двойной запас по импульсному току коммутирующего транзистора.

При работе с паяльником мощностью 25W импульс тока подзарядки С2, выделенный в виде напряжения на R1, изображён на (Рис.3).                                                                                                 Рис 3 Видно, что за время 1,2ms ток почти линейно вырос от 0 до Iмах=U/R=40/30=1,33А.

Мощность, выделившиеся на резисторе за время импульса тока составит Римп.= (Iмах²R)/2= (1,33² 30)/2=27W. Средняя мощность за полупериод Рср.=(Римп.1,2ms) / 10ms=(271,2) / 10=3,2W. Таким образом необходим резистор мощностью 5W. Резистор прогревается до 80-90˚С, поэтому размещайте его подальше от VT1 для большей термостабильности устройства.

Что касается мощности, выделяющейся на VT2, то она не превышает Римп.= (Iмах² Rси)/2=(1,33² 2)2=1,8W, (где Rси=2Ω – сопротивление открытого канала сток-исток КП707Б) , или средняя мощность Рср.=(Римп.1,2ms) / 10ms=1,8 1,2/10=0,22W. Таким образом VT2 можно использовать без радиатора. Возможные замены элементов.

VD1 – VD4 любые с номинальным током не менее 0,5А и обратным напряжением не менее 600V. VD5 любой кремниевый маломощный. VD6 – любой стабилитрон на 10-15V. VT1 любой маломощный NPN транзистор с возможно большим коэффициентом усиления по току.

VT2 можно заменить на КП707 с любой буквой и IRF730, IRF840, IXFH/IXFT 30N50, IXFH/IXFT 32N50 и другие, с напряжением сток-исток не менее 400V и сопротивлением канала Rси не более 2…3Ω. Индикаторы HL1, HL2 – любые неоновые малогабаритные. Резистор R1 проволочный, мощностью не менее 5W.

Переменный резистор R3 мощностью не менее 0,125W, с линейной характеристикой.

Варистор RU1 должен иметь порог включения ~ 275V . Настройка и регулировка.

Правильно собранная схема заработает сразу. Остаётся при включенном паяльнике повращать переменный резистор, замеряя вольтметром постоянное напряжение на выходе стабилизатора, и нанести соответствующие метки на корпус устройства вокруг ручки R3.

Поскольку температурная нестабильность устройства при прогреве VT1 на 30˚С достигает 4%, был разработан вариант схемы с использованием вместо VT1 и VD5 термостабильного параллельного стабилизатора TL431 (Рис.2). Схема идентична выше рассмотренной, но имеет более чем на порядок лучшую термостабильность.

С учётом возросшего с 1V до 2,5V опорного напряжения, изменены номиналы резисторов R4 и R5 (Рис.2). Никаких особенностей в настройке по сравнению со схемой на Рис.1 нет.

При желании расширить или сузить диапазон регулировки выходного напряжения необходимо будет подобрать резисторы R3, R4 в схеме Рис.1 и R4, R5 в схеме Рис.2.

                                                                                                                             Рис 2 Конструкция.

Конструктивно стабилизатор выполнен на небольшой макетной плате и помещён в пластмассовый корпус. На верхнюю крышку корпуса выведены оба индикатора и ручка переменного резистора, на боковые поверхности выведены входной шнур с вилкой, крышка держателя предохранителя и выходная розетка для включения вилки шнура паяльника.

Ручка резистора R3 имеет указатель, а на корпус нанесены риски с значениями выходного напряжения. Ввиду предельной простоты конструкции печатная плата не разрабатывалась.

Данная конструкция (Рис.1) используется автором уже около года без нареканий.

Внимание: все элементы конструкции имеют гальваническую связь с сетью!

При настройке конструкции необходимо принимать все меры предосторожности работы с напряжением сети!
Ручка переменного резистора R3 должна быть пластмассовой или иметь пластмассовую насадку! Л1 – журнал «Радио», №1, 1978г, стр.58, «Паяльник со стабильной температурой жала». Л2 – журнал «Радио», №10, 2014г, стр.33, «Стабилизатор температуры жала паяьника» Л3 – Todor Arsenov. Use a TL431 shunt regulator to limit high ac input voltage. – EDN Network. October 25, 2007 // http://www.edn.com/design/analog/4314709/Use-a-TL431-shunt-regulator-to-limit-high-ac-input-voltage;

http://m.eet.com/media/1127013/11901-figure_1.pdf PS. Конечно логично задать вопросы о возможности применения с данным стабилизатором паяльников мощности более 25W.

Источник: http://www.cavr.ru/article/47-stabilizator-napryazheniya-setevogo-payalinika

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector