Регулятор температури жала паяльника своїми руками!
Для того, що б отримати якісну і красиву пайку потрібно підтримувати певну температуру жала паяльника в залежності від марки вживаного припою. Пропоную саморобний регулятор температури нагріву паяльника, яка з успіхом може замінити багато промислових незрівнянні за ціною і складності.
Головна відмінність схеми представляється регулятора температури паяльника від багатьох існуючих, це простота і повна відсутність випромінюючих радіоперешкод в електричну мережу, так як всі перехідні процеси відбуваються під час, коли напруга в мережі живлення дорівнює нулю.
Електричні принципові схеми регуляторів температури паяльника
Увага, нижче наведені схеми регуляторів температури гальванічне не розв'язані з еклектичної мережею і дотик до струмоведучих елементів схеми небезпечно для життя!
Для регулювання температури жала паяльника застосовують паяльні станції, в яких в ручному або автоматичному режимі підтримується оптимальна температура жала паяльника. Доступність паяльної станції для домашнього майстра обмежена високою ціною. Для себе я питання з регулювання температури вирішив, розробивши і виготовивши регулятор з ручною плавним регулюванням температури. Схему можна доопрацювати для автоматичної підтримки температури, але я не бачу в цьому сенсу, та й практика показала, цілком достатньо ручного регулювання, так як напруга в мережі стабільно і температура в приміщенні теж.
Приступаючи до розробки регулятора температури для паяльника, я виходив з таких міркувань. Схема повинна бути простою, легко повторюваною, комплектуючі повинні бути дешевими і доступними, висока надійність, габарити мінімальними, ККД близький до 100%, відсутність випромінюючих перешкод, можливість модернізації.
Класична тиристорна схема регулятора
Класична тиристорна схема регулятора температури паяльника не відповідала одному з головних моїх вимог, відсутності випромінюючих перешкод в живильну мережу і ефір. А для радіоаматора такі перешкоди унеможливлюють повноцінно займатися улюбленою справою. Якщо схему доповнити фільтром, то конструкція вийти громіздкою. Але для багатьох випадків використання така схема тиристорного регулятора може з успіхом застосовуватися, наприклад, для регулювання яскравості світіння ламп розжарювання і нагрівальних приладів потужністю 20-60вт. Тому я і вирішив представити цю схему.
Для того, що зрозуміти як працює схема, зупинюся детальніше на принципі роботи тиристора. Тиристор, це напівпровідниковий прилад, який або відкритий, або закритий. Що б його відкрити, потрібно на керуючий електрод подати позитивну напругу 2-5В в залежності від типу тиристора, щодо катода (на схемі позначений k). Після того, як тиристор відкрився (опір межу анодом і катодом стане дорівнює 0), закрити його через керуючий електрод неможливо. Тиристор буде відкритий до тих пір, поки напруга межу його анодом і катодом (на схемі позначені a і k) не стане близьким до нульового значення. Ось так все просто.
Працює схема класичного регулятора наступним чином. Напруга подається через навантаження (лампочку розжарювання або обмотку паяльника), на бруківку схему випрямляча, виконану на діодах VD1-VD4. Діодний міст перетворює змінну напругу в постійне, змінюється за синусоїдальним законом (діаграма 1). При знаходженні середнього виведення резистора R1 в крайньому лівому положенні, його опір дорівнює 0 і коли напруга в мережі починає збільшуватися, конденсатор С1 починає заряджатися. Коли С1 зарядиться до напруги 2-5В, через R2 струм піде на керуючий електрод VS1. Тиристор відкриється, закоротити діодний міст і через навантаження піде максимальний струм (верхня діаграма). При повороті ручки змінного резистора R1, його опір збільшитися, струм заряду конденсатора С1 зменшитися і треба буде більше часу, щоб напруга на ньому досягло 2-5В, з цього тиристор вже відкриється не відразу, а через деякий час. Чим більше буде величина R1, тим більше буде час заряду С1, тиристор буде відкриватися пізніше і отримується потужність навантаженням буде пропорційно менше. Таким чином, обертанням ручки змінного резистора, здійснюється управління температурою нагріву паяльника або яскравістю світіння лампочки розжарювання.
Найпростіша тиристорна схема регулятора
Ось ще одна найпростіша схема тиристорного регулятора потужності, спрощений варіант класичного регулятора. Кількість деталей зведено до мінімуму. Замість чотирьох діодів VD1-VD4 використовується один VD1. Принцип роботи її такою ж, як і класичної схеми. Відрізняються схеми тільки тим, що регулювання в даній схемі регулятора температури відбувається тільки по позитивному періоду мережі, а негативний період перейдеш у VD1 без змін, тому потужність можна регулювати тільки в діапазоні від 50 до 100%. Для регулювання температури нагріву жала паяльника більшого й не потрібно. Якщо діод VD1 виключити, то діапазон регулювання потужності стане від 0 до 50%.
Якщо в розрив ланцюга від R1 і R2 додати динистор, наприклад КН102А, то електролітичний конденсатор С1 можна буде замінити на звичайний ємністю 0,1mF. Тиристори для вище наведених схем підійдуть, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), розраховані на пряме напруга більш 300В. Діоди теж практично будь-які, розраховані на зворотне напруга не менше 300В.
Наведені вище схеми тиристорних регуляторів потужності з успіхом можна застосовувати для регулювання яскравості світіння світильників, в яких встановлені лампочки розжарювання. Регулювати яскравість світіння світильників, в яких встановлені енергозберігаючі або світлодіодні лампочками, не вийде, так як в таких лампочках вмонтовані електронні схеми, і регулятор просто буде порушувати їх нормальну роботу. Лампочки будуть світити на повну потужність або блимати і це може навіть призвести до передчасного виходу їх з ладу.
Схеми можна застосовувати для регулювання при напрузі в мережі змінного струму 36В або 24В. Потрібно тільки на порядок зменшити номінали резисторів і застосувати тиристор, який розрахований на навантаження. Так паяльник потужністю 40 ват при напрузі 36В буде споживати струм 1,1А.
Тиристорна схема регулятора не випромінює перешкоди
Так як мене регулятори, що випромінюють перешкоди не влаштовували, а підходящої готової схеми регулятора температури для паяльника не знайшлося, довелося взятися за розробку самому. Більше 5 років регулятор температури служить безвідмовно.
Працює схема регулятора температури в такий спосіб. Напруга від мережі живлення випрямляється доданими мостом VD1-VD4. З синусоїдального сигналу виходить постійна напруга, що змінюється по амплітуді як половина синусоїди з частотою 100 Гц (діаграма 1). Далі струм проходить через обмежувальний резистор R1 на стабілітрон VD6, де напруга обмежується по амплітуді до 9 В, і має вже іншу форму (діаграма 2). Отримані імпульси заряджають через діод VD5 електролітичний конденсатор С1, створюючи напругу живлення близько 9В для мікросхем DD1 і DD2. R2 виконує захисну функцію, обмежуючи максимально можлива напруга на VD5 і VD6 до 22В, і забезпечує формування тактового імпульсу для роботи схеми. З R1 сформований сигнал подається ще на 5 і 6 висновки елемента 2ИЛИ-НЕ логічної цифровий мікросхеми DD1.1, яка інвертує надходить сигнал і перетворює в короткі імпульси прямокутної форми (діаграма 3). З 4 виведення DD1 імпульси надходять на 8 висновок D тригера DD2.1, що працює в режимі RS тригера. DD2.1 теж, як і DD1.1 виконує функцію інвертування і формування сигналу (діаграма 4). Зверніть увагу, що сигнали на діаграмі 2 і 4 практично однакові, і здавалося, що можна сигнал з R1 подавати прямо на 5 висновок DD2.1. Але дослідження показали, що в сигналі після R1 знаходиться багато приходять з мережі живлення перешкод і без подвійного формування схема працювала нестабільно. А ставити додатково LC фільтри, коли є вільні логічні елементи не доцільно.
На тригері DD2.2 зібрана схема управління регулятора температури паяльника і працює вона в такий спосіб. На висновок 3 DD2.2 з виведення 13 DD2.1 надходять прямокутні імпульси, які позитивним фронтом перезаписують на виведення 1 DD2.2 рівень, який в даний момент присутній на D вході мікросхеми (висновок 5). На виводі 2 сигнал протилежного рівня. Розглянемо роботу DD2.2 докладно. Припустимо на виводі 2, логічна одиниця. Через резистори R4, R5 конденсатор С2 зарядиться до напруги харчування. При надходженні першого ж імпульсу з позитивним перепадом на виводі 2 з'явиться 0 і конденсатор С2 через діод VD7 швидко розрядиться. Наступний позитивний перепад на виводі 3 встановить на виводі 2 логічну одиницю і через резистори R4, R5 конденсатор С2 почне заряджатися. Час заряду визначається постійної часу R5 і С2. Чим величина R5 більше, тим довше буде заряджатися С2. Поки С2 зарядиться до половини напруги живлення на виводі 5 буде логічний нуль і позитивні перепади імпульсів на вході 3 вони не будуть змінювати логічний рівень на виводі 2. Як тільки конденсатор зарядитися, процес повториться.
Таким чином, на виходи DD2.2 буде проходити тільки заданий резистором R5 кількість імпульсів з мережі живлення, і найголовніше, перепади цих імпульсів відбуватимуться, під час переходу напруги в мережі живлення через нуль. Звідси і відсутність перешкод від роботи регулятора температури.
З виведення 1 мікросхеми DD2.2 імпульси подаються на інвертор DD1.2, який служити для виключення впливу тиристора VS1 на роботу DD2.2. Резистор R6 обмежує струм управління тиристором VS1. Коли на керуючий електрод VS1 подається позитивний потенціал, тиристор відкривається і на паяльник подається напруга. Регулятор дозволяє регулювати потужність паяльника від 50 до 99%. Хоча резистор R5 змінний, регулювання за рахунок роботи DD2.2 нагріву паяльника здійснюється поступово. При R5 рівному нулю, подається 50% потужності (діаграма 5), при повороті на деякий кут вже 66% (діаграма 6), далі вже 75% (діаграма 7). Таким чином, чим ближче до розрахункової потужності паяльника, тим плавні працює регулювання, що дозволяє легко відрегулювати температуру жала паяльника. Наприклад, паяльник 40 Вт, можна буде налаштувати на потужність від 20 до 40 Вт.
Конструкція і деталі регулятора температури
Всі деталі регулятор температури розміщені на друкованій платі. Так як схема не має гальванічної розв'язки з мережею живлення, плата поміщена в невелику пластмасову коробку, яка одночасно є виделкою. На стрижень змінного резистора R5 одягнена пластмасова ручка.
Шнур, що йде від паяльника, припаяний безпосередньо до друкованої плати. Можна зробити підключення паяльника роз'ємним, тоді буде можливість підключати до регулятора температури інші паяльники. Як це не дивно, але струм, споживаний схемою управління регулятора температури, не перевищує 2 мА. Це менше, ніж споживає світлодіод в схемі підсвічування вимикачів освітлення. Тому прийняття спеціальних заходів щодо забезпечення температурного режиму пристрою не потрібно.
Мікросхеми DD1 і DD2 будь 176 або 561 серії. Діоди VD1- VD4 будь-які, розраховані на зворотне напруга не менше 300В і струм не менше 0,5 А.. VD5 і VD7 будь імпульсні. Стабілітрон VD6 будь-який малопотужний на напругу стабілізації близько 9В. Конденсатори будь-якого типу. Резистори будь-які, R1 потужністю 0,5 Вт. Регулятор температури налаштовувати не потрібно. При справних деталях і без помилок монтажу запрацює одразу.
Навіть людей, які з паяльником на «ти», часто зупиняє неможливість виконати пайку проводів через відсутність електричної підводки. Якщо місце пайки знаходиться не далеко і є можливість протягнути подовжувач, то не завжди безпечно працювати з паяльником, живиться від електричної мережі напругою 220 вольт, в приміщеннях з високою вологістю і температурою, з струмопровідними підлогами. Для можливості паяти в будь-якому місці і безпечно, пропоную простий варіант автономного паяльника.
Харчування паяльника від акумулятора UPS комп'ютера
Підключивши паяльник до акумулятора нижче наведеними способом Ви не будете прив'язані до електричної мережі і зможете паяти де знадобиться без подовжувачів з дотриманням вимог правил безпечного проведення робіт.
Зрозуміло, що б паяти автономно, потрібен акумулятор більшої ємності. Відразу згадується автомобільний. Але він дуже важкий, від 12 кг. Однак є й інші типорозміри акумуляторів, наприклад, що застосовуються в безперебійних блоках живлення (UPS) комп'ютерної техніки. При вазі всього 1,7 кг вони мають ємність 7 А * год і видають напругу 12 В. Такий акумулятор цілком можна легко транспортувати.
Для того, що б звичайний паяльник зробити мобільним, потрібно взяти пластинку фанери, просвердлити в ній 2 отвори діаметром рівним товщині дроти опори для паяльника і приклеїти пластину до акумулятора. При вигинанні опори ширину місця установки паяльника потрібно зробити трохи менше, діаметра трубки з тепло нагрівачем паяльника. Тоді паяльник вставлятиметься з натягом, і фіксуватися. Буде зручно зберігати, і транспортувати.
Для пайки проводів діаметром до 1 мм підійде паяльник, розрахований для роботи на напруги 12 вольт і потужністю від 15 ват. Час безперервної роботи від свіже зарядженого акумулятора паяльника складе більше 5 годин. Якщо планується паяти дроти більшого діаметра, то треба вже брати паяльник потужністю 30 - 40 ват. Тоді час безперервної роботи складе не менше 2 годин.
Для харчування паяльника цілком підійдуть акумулятори, які вже не можуть забезпечити нормальну роботу безперебійних блоків живлення через втрату згодом своєї ємності. Адже для живлення комп'ютера потрібна потужність від 250 ват. Навіть якщо ємність акумулятора знизилася до 1 А * год все одно він забезпечити роботу 30 ватного паяльника протягом 15 хвилин. Цього часу цілком достатньо для виконання роботи з пайки декількох провідників.
У разі разової необхідності виконання пайки, можна на час вилучити з безперебійного блоку живлення акумулятор і після пайки повернути його на місце.
Залишилося на кінці проводу паяльника встановити запрессовкой або паянням роз'єми, надіти їх на клеми акумулятора і мобільний паяльник готовий до експлуатації. Розділ: [Пристосування для пайки та конструювання плат]
Збережи статтю в: