Стабілізатор температури жала паяльника - Радіоаматорська технологія - Придністровський портал
Автор цієї статті, Л. ЄЛІЗАРІВ, з м. Макіївка Донецької обл., пропонує доступний для повторення радіоаматорами пристрій для підтримки оптимальної температури жала паяльника шляхом вимірювання опору його нагрівача під час періодичних короткочасних відключень його від мережі.
На сторінках радіотехнічних журналів неодноразово публікувалися різні пристрої управління температурою жала паяльника, що використовують нагрівач паяльника як датчик температури і підтримують її на заданому рівні. При найближчому розгляді виявляється, що всі ці регулятори є лише стабілізаторами теплової потужності нагрівача. Вони, звичайно, дають певний ефект: менше вигоряє жало і паяльник не так сильно перегрівається, поки лежить на підставці. Але це далеко до управління саме температурою жала.
Цікаво порівняти переваги такого регулятора з паяльною станцією, яка використовує датчик температури, вбудований у жало паяльника. У паяльній станції зміна температури жала паяльника відразу викликає реакцію пристрою управління, причому підвищення температури нагрівача пропорційно до зміни температури жала. Хвиля зміни температури доходить до жалу паяльника через 5. 7 с. При зміні температури тиску звичайного паяльника хвиля зміни температури йде від тиску до нагрівача (при близьких теплодинамічних параметрах - 5. 7 с). Його вузол управління спрацює через 1.. .7 з (це залежить від встановленого температурного порога включення) і підніме температуру нагрівача. Зворотна хвиля зміни температури досягне жала паяльника через ті ж 5. 7 с. Звідси випливає, що час реакції звичайногопаяльника, що використовує нагрівач як датчик температури, в 2. 3 рази більше, ніж у паяльника паяльної станції з датчиком температури, вбудованим в жало.
Очевидно, що паяльна станція перед паяльником, що використовує нагрівач як датчик температури, має дві основні переваги. Перше (незначне) — цифровий індикатор температури. Друге – датчик температури, вбудований у жало. Цифровий індикатор спочатку просто цікавий, а потім регулювання йде все одно за принципом "трохи більше, трохи менше".
У паяльника, що використовує нагрівач як датчик температури, перед паяльною станцією переваги такі: — блок управління не захаращує простір на столі, так як він може бути вбудований у невеликий за розмірами корпус у вигляді мережевого адаптера; - менша вартість; - блок управління можна використовувати практично з будь-яким побутовим паяльником; - простота повторення, посильна і радіоаматору-початківцю.
| 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 |
Розглянемо конструктивні особливості паяльників різних конструкцій та потужності. У таблиці представлені значення опорів нагрівачів різних паяльників, де Pw - потужність паяльника, Вт; Rx - опір нагрівача холодного паяльника, Ом; Rr - опір гарячого післяпрогріву протягом трьох хвилин, Ом. По різниці цих температур видно, що ТКС нагрівачів можуть відрізнятися у 50 разів. Паяльники з великим ТКС мають керамічні нагрівачі, хоч бувають і винятки. Паяльники з малим ТКС - застарілої конструкції з нагрівачами з ніхрому. Необхідно окремо зауважити, що в деяких паяльниках може бути вбудований діод — датчик температури, і один паяльник мені трапився дуже цікавий: в одній полярності включення ТКС у нього був позитивний, а в іншому негативний. У цьому опір паяльника треба спочатку виміряти в холодному і гарячому станах для того, щоб підключити його до регулятора в правильній полярності.
Схема регулятора представлена на рис. 2 . Тривалість включеного стану нагрівача фіксована та становить 4. 6 с. Тривалість вимкненого стану залежить від температури нагрівача, конструктивних особливостей паяльника та регулюється в інтервалі 0. 30 с. Може виникнути припущення, що температура жала паяльника постійно "хитається" вгору і вниз. Вимірювання показали, що зміна температури тиску під впливом керуючих імпульсів не перевищує одного градуса, і це пояснюється значною тепловою інерційністю конструкції паяльника.
Розглянемо роботу регулятора. За відомою схемою на випрямному мосту VD6, гасять конденсаторах С4, С5, стабілітронах VD2, VD3 і конденсаторі, що згладжує, С2 зібрано джерело живлення вузла управління. Сам вузол зібраний двох ОУ, включених компараторами. На неінвертуючий вхід (висновок 3) ОУ DA1.2 подано зразкову напругу з дільника резистивного R1R2. На його інвертуючий вхід (висновок 2) подано напругу з дільника, верхнє плече якого складається з резистивного ланцюга R3-R5, а нижнє - нагрівача, підключеного до входуОУ через діод VD5. У момент включення живлення опір нагрівача знижено і напруга на вході, що інвертує, ОУ DA1.2 менше напруги на неінвертуючому. На виході (висновок 1) DA1.2 буде максимальна позитивна напруга. Вихід DA1.2 навантажений послідовним ланцюгом, що складається з обмежувального резистора R8, світлодіода HL1 і вбудованого в оптрон U1 випромінюючого діода. СвітлодіодНИ сигналізує про включення нагрівача, а випромінюючий діод оптрона відкриває вбудований фотосимістор. Випрямлена мостом VD7 напруга мережі 220 надходить на нагрівач. Діод VD5 буде закритий цією напругою. Високий рівень напруги з виходу DA1.2 через конденсатор СЗ впливає на вхід, що інвертує (висновок 6) ОУ DA1.1. На його виході (висновок 7) виникає низький рівень напруги, яке через діод VD1 і резистор R6 зменшить напругу на вході, що інвертує ОУ DA1.2 нижче зразкового. Це забезпечить підтримку високого рівня напруги на виході цього ОУ. Такий стан залишається стабільним протягом часу, який задано диференціюючим ланцюгом C3R7. У міру зарядки конденсатора СЗ напруга на резисторі R7 ланцюга падає, і коли воно стане нижче зразкового, на виході DA1.1 ОУ низький рівень сигналу зміниться високим. Високий рівень сигналу закриє діод VD1, і напруга на вході DA1.2, що інвертує, стане вище зразкового, що призведе до зміни на виході ОУ DA1.2 високого рівня сигналу низьким і відключенню світлодіода HL1 і оптрона U1. Фотосимістор, що закрився, відключить міст VD7 і нагрівач паяльника від мережі, а відкритий діод VD5 підключить його до входу ОУ DA1.2, що інвертує. Погаслий світлодіод HL1 сигналізує про відключення нагрівача. На виході DA1.2 низький рівень напруги триматиметься до тих пір, поки в результаті остигання нагрівача паяльника йогоопір не знизиться до точки перемикання DA1.2, заданої, як сказано вище, зразковим напругою з дільника R1R2. Конденсатор СЗ на той час встигне розрядитися через діод VD4. Далі, після перемикання DA1.2 знову включиться оптрон U1 і весь процес повториться. Час остигання нагрівача паяльника буде тим більшим, чим вище температура всього паяльника і менше витрата тепла на процес паяння. Конденсатор С1 зменшує наведення та високочастотні перешкоди з мережі.
Друкована плата розмірами 42x37 мм виготовлена з однобічно фольгованого склотекстоліту. Її креслення та розташування елементів наведені на рис. 3 .
Світлодіод HL1, діоди VD1, VD4 - будь-які малопотужні. Діод VD5 - будь-якого типу на напругу не менше 400 В. Стабілітрони КС456А1 замінні на КС456А або один стабілітрон на 12 В з максимально допустимим струмом понад 100 мА. Оксидний конденсатор СЗ треба обов'язково перевірити на витік. При перевірці конденсатора омметром його опір має бути більшим за 2 МОм. Конденсатори С4, С5 - імпортні плівкові на змінну напругу 250 В або вітчизняні К73-17 на напругу 400 В. Мікросхема LM358P замінна на LM393R У цьому випадку правий за схемою виведення резистора R8 необхідно підключити до плюсової лінії живлення вузла управління, а безпосередньо до виходу DA1.2 (висновку 1). У цьому діод VD1 можна ставити. Опір резистора R6 повинен вибиратися виходячи з наявного нагрівача. Воно має бути меншим за опір нагрівача в холодному стані приблизно на 10 %. Опір підстроювального резистора R5 вибирають так, щоб інтервал регулювання температури не перевищував 100 °С. Для цього обчислюють різницю опорів холодного і добре прогрітого паяльника тамножать її на 3,5. Отримане значення буде опором резистора R5 в омах. Тип резистора - будь-який багатооборотний.
Зібраний блок необхідно налагодити. Ланцюг з резисторів R3-R5 тимчасово замінюють двома послідовно включеними змінними або підлаштованими опором 2,2 кОм і 200. 300 Ом. Далі блок із підключеним паяльником включають у мережу. Досягнувши двигунами тимчасових резисторів потрібної температури жала, пристрій відключають від мережі. Резистори відпоюють та вимірюють загальний опір введених частин. З отриманого значення віднімають половину обчисленого раніше опору R5. Це буде сумарний опір постійних резисторів R3, R4, які вибирають з наявних у розпорядженні за найближчим до сумарного значення. У розрив цього резистивного ланцюга можна поставити вимикач. При вимкненні паяльник перейде на безперервне нагрівання. Для тих, кому потрібний паяльник на кілька режимів паяння, пропоную поставити перемикач та кілька резистивних кіл на різні режими. Наприклад, для м'якого припою та для нормального припою. При розриві ланцюга – форсований режим. Потужність паяльника обмежена граничним струмом випрямного мосту КЦ407А (0,5 А) і оптрона МОС3063 (1 А). Тому для паяльників потужністю понад 100 Вт необхідно встановити потужніший випрямний міст, а опт-рон замінити оптоелектронним реле потрібної потужності.
Порівняння роботи різних паяльників спільно з описаним пристроєм показало, що найбільш придатними є паяльники з керамічним нагрівачем з великим ТКС. Зовнішній вигляд одного з варіантів зібраного блоку зі знятою кришкою наведено на рис. 4 .
Нагадую про техніку безпеки. Будьте уважні, особливо при налагодженні: блок не має гальванічної розв'язкиз напругою живлення 220 В!