Разделы

В сети

Пользователей: 136
Из них просматривают:
Аналоги: 44. Видео: 1. Даташиты: 15. Инструкции: 7. Новости: 34. Остальное: 8. Ошибки: 1. Производители: 1. Торрент: 5. Форум: 17. Чат: 3.
Участников: 5
Гостей: 131

an , alex01981 , Google , wolf170571 , Яндекс , далее...
Рекорд 2375 человек онлайн установлен 26.12.2015.

Партнёры


Партнёры

Новые объявления

Радиолюбительская технология

Стабилизатор температуры жала паяльника

Написал MACTEP в 08.12.2014 18:40:00 (21855 прочтений)
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.
 

Рис. 1. Графики изменения температуры

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.
 
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

 
Рассмотрим конструктивные особенности паяльников разных конструкций и мощности. В таблице представлены 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. 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 регулятора
Рис. 2. Схема регулятора


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 42x37 мм изготовлена из односторонне фольги-рованного стеклотекстолита. Её чертёж и расположение элементов приведены на рис. 3.
 
Плата
Рис. 3. Печатная плата

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. Это и будет суммарное сопротивление постоянных резисторов R3, R4, которые выбирают из имеющихся в распоряжении по наиболее близкому к суммарному значению. В разрыв этой резистив-ной 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.
 
Внешний вид
Рис. 1. Внешний вид


Напоминаю о технике безопасности. Будьте внимательны, особенно при налаживании: блок не имеет гальванической развязки с питающим напряжением 220 В!
Журнал Радио, №10 2014г


12
 
Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.
Отправитель Нити
terio007
Отправлено: 08.12.2014 22:00  Обновлено: 08.12.2014 23:09
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 800
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Макеевка...А какой там нынче флаг на горсовете?
Впрочем о чём это я, тут речь о электронном изделии! 
Итак несколько мелких, незначительных замечаний по этому чудному изделию.

1.Собственно название изделия излишне оптимистично. Действительно, стабилизация температуры будет иметь место, пока напряжение сети будет выше номинального напряжения паяльника.
Так, если ваш паяльник обеспечивает нужную температуру при 216 В, то стабилизация будет иметь место при напряжении сети выше 220В. При более низком напряжении толку от оного стабилизатора нет.
Можно конечно возразить, что поддержание стабильного напряжения в сети - отдельная тема, но надо быть реалистом и решать даже высокие запросы радиолюбителей! 

2.
Стабилитроны КС456А1 заменимы на КС456А или один стабилитрон на 12 В с максимально допустимым током более 100 мА." !!! И где автор там 100мА то насчитал...

3.Мнение автора насчёт "... и оптрона МОС3063 (1 А)." неверно.  Ток в 1А допустим не более 100мкс. Уверен, что 100мкс не хватит радиолюбителю для работы с паяльником! 
Но честная фирма производитель моторола даже в ущерб продажам МОС взяла да и резанула правду-матку:
  They are designed for use with a triac (Они предназначены для использования с симистора)
А на первых изделиях (3022/3023) формулировка была ещё конкретнее:
 This optoisolator should not be used to drive a load directly. It is intendedto be a trigger device only.
(Это опторазвязка не должны использоваться для приведения в действие нагрузки непосредственно. Он предназначен чтобы быть только пусковое устройство.)

НАДЕЮСЬ, ЧТО ЭТИ МЕЛКИЕ ОПЛОШНОСТИ АВТОРА НЕ ПОМЕШАЮТ ВАМ ПОВТОРИТЬ В ЦЕЛОМ ПРЕКРАСНУЮ КОНСТРУКЦИЮ И НАСЛАДИТЬСЯ РЕЗУЛЬТАТОМ!
evildesign
Отправлено: 08.12.2014 22:31  Обновлено: 08.12.2014 22:31
Модератор
Дата регистрации: 26.01.2010
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 3376
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Могу поддержать только третий пункт. И то частично. Первый пункт отметаем как само собой разумеющееся.
Второй пункт- у автора конденсаторы включены ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО! Так что не 65 ма, а 15-20.
И насчет "Предельный постоянный ток МОС 60мА." в третьем пункте поподробнее, пожалуйста...
terio007
Отправлено: 08.12.2014 23:08  Обновлено: 08.12.2014 23:08
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 800
 Стабилизатор температуры жала паяльника
1. По первому пункту остаюсь на прежних позициях. Комментарий пишется для всех, а не только для тех, кто понимает "как само собой разумеещееся". 
2 Согласен, надо тщательнее смотреть, меньше пить и тогда будешь писать меньше глупостей 

3. Это я предельный ток светодиода приплёл.
Что касается постоянного тока , то см п.2.
Какие могут быть постоянные токи у изделия, изначально спроектированного только на запуск более мощного симистора? Никаких... 
(Хотя народ использует как просто оптосимистор...)Поэтому изготовитель и не приводит то, чего не может привести.  
evildesign
Отправлено: 08.12.2014 23:45  Обновлено: 08.12.2014 23:45
Модератор
Дата регистрации: 26.01.2010
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 3376
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Изготовитель и приводит. В виде максимальной рассеиваемой мощности 150мВт при 25 градусах. А дальше по графику падения напряжения на структуре от протекающего тока можно угадать цифру . Вот только то что мне удалось там рассмотреть- лежит в пределах от 50 до 130 мА. Поэтому я и удивился точной цифре в 60 мА.
Что в принципе укладывается(с большой натяжкой) для паяльника мощностью 25Вт. Т.е. всё что выше- на ваш страх и риск. Но разве это когда-либо останавливало истинного радиолюбителя? Тем более, что ущерб от выхода из строя оптосимистора минимальный: либо постоянно выключенный, либо постоянно включенный паяльник.
terio007
Отправлено: 09.12.2014 0:11  Обновлено: 09.12.2014 0:11
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 800
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Надо иметь ввиду, что на МОС свет клином не сошёлся, изделия не очень, берут только ценой.

Вот Vishay Semiconductors  делает IL420, IL4208, которые прямо рекомендует использовать при необходимости как самостоятельное изделие для управления активными, емкостными и индуктивными нагрузками.
Внешне - копия МОС. Но: номинальный ток 300мА, импульсный 3А, ток открытия через светодиод - 2мА и не жужжит 

Наверное стоит немного дороже МОС.....раз в десять.
TANGO
Отправлено: 14.12.2014 13:46  Обновлено: 14.12.2014 13:48
Сотрудник
Дата регистрации: 06.09.2010
Откуда: Макеевка, ДНР
Сообщений: 42
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Цитата:
Макеевка...А какой там нынче флаг на горсовете?
Над макеевским горсоветом развевается чёрно-сине-красный флаг ДНР. А какое это имеет отношение к теме?
terio007
Отправлено: 14.12.2014 14:05  Обновлено: 14.12.2014 14:05
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 800
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Отправитель: TANGO  Отправлено: 14.12.2014 11:46:48

Цитата:Цитата:
Макеевка...А какой там нынче флаг на горсовете?
Над макеевским горсоветом развевается чёрно-сине-красный флаг ДНР. А какое это имеет отношение к теме?
________________________________________

Никакого отношения не имеет. Чистейший флуд. Вот и вы решили малость пофлудить... 
vbb
Отправлено: 09.04.2015 18:46  Обновлено: 09.04.2015 18:46
Абитуриент
Дата регистрации: 09.04.2015
Откуда: Забыл
Сообщений: 2
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Блестящее схемное решение.! Именно на этом принципе решена изобретательская задачка. Спасибо автору и удачи в дальнейших поисках. vbb
grom
Отправлено: 09.04.2015 19:19  Обновлено: 09.04.2015 19:19
Главный Инженер
Дата регистрации: 18.12.2008
Откуда: Тирасполь
Сообщений: 1580
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Я вообще не понял зачем это устройство? Зачем вообще стабилизировать температуру жала? Она вообще не меняется, или автор 25Вт паяльником кастрюли запаивает?
terio007
Отправлено: 09.04.2015 19:49  Обновлено: 09.04.2015 19:49
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 800
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Зачем вообще стабилизировать температуру жала? Она вообще не меняется
Хорошо, что у вас не меняется, а у многих таки меняется вплоть до ухудшения качества пайки...
vbb
Отправлено: 10.04.2015 6:32  Обновлено: 10.04.2015 6:38
Абитуриент
Дата регистрации: 09.04.2015
Откуда: Забыл
Сообщений: 2
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Одновременно служит предохранителем... К сообщению evildesign.
vdij
Отправлено: 27.09.2015 12:10  Обновлено: 27.09.2015 12:10
Студент
Дата регистрации: 24.12.2011
Откуда: Ribnitsa
Сообщений: 7
 Стабилизатор температуры жала паяльника
http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=15213&st=980 Давно уже есть усовершенствованная  (умощненная) версия этого стабилизатора. Проверена, испытана, довольно таки приемлемые результаты.
terio007
Отправлено: 03.10.2015 19:39  Обновлено: 03.10.2015 19:39
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 800
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Это вы о стабилизаторе макеевского радиолюбителя?
Скорее не усовершенствованная, а минимально корректная.
Автор понял что с прямым включением паяльника в МОС дал маху и таки применил стандартную схему включения оного МОС, рекомендованную изготовителем.
Напоминаю также, что при снижении напряжения сети ниже 220В вся стабилизация в этой схеме накроется медным тазом.
А так вообще конечно, после доработки конструкция хоть как-то работоспособна.
KT838A
Отправлено: 21.10.2015 13:55  Обновлено: 21.10.2015 13:55
Старший сотрудник
Дата регистрации: 29.04.2014
Откуда: МП-3-3
Сообщений: 118
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Видел схему, кажется в Радио, там есть стабилизация и при пониженном напряжении. На выходе моста стоит электролит, который и поднимает напряжение. Регулировка мощности - с помощью ШИМа. Теоретически паяльник должен нормально работать при снижении сетевой напруги до 160В.
Ещё видел схему, где мощность регулируется переключением электролитов - от их ёмкости зависит напряжение на паяльнике.
terio007
Отправлено: 21.10.2015 17:12  Обновлено: 21.10.2015 17:12
Инженер
Дата регистрации: 03.01.2012
Откуда: Новосибирск
Сообщений: 800
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Схемы стабилизации напряжения паяльника ШИМ имеют право на существование, но... там как правило идёт речь о частоте в десятки килогерц, что превращает шнур паяльника в излучающую антенну.
Переключение электролитов меняет напряжение достаточно большой ступенькой и обычно производится вручную, что несколько утомительно.
KT838A
Отправлено: 22.10.2015 4:46  Обновлено: 22.10.2015 4:46
Старший сотрудник
Дата регистрации: 29.04.2014
Откуда: МП-3-3
Сообщений: 118
 Стабилизатор температуры жала паяльника
Там не нужны килогерцы, полевик просто коммутирует нагреватель паяльника без катушек и других элементов ИИП. Десятков Гц вполне достаточно.
Насчёт конденсаторов согласен, но если напряжение сети не скачет постоянно, а к примеру, меняется по времени суток (вечером выше, днём ниже), то вполне себе сойдёт.

Разное

Посыпав место пайки песком или натерев крошащимся камнем, можно паять обычными методами даже алюминий.

Интересно

При пайке деталей над горловиной кинескопа накройте ее куском материи.

Похожие новости