Простенький регулятор температури для паяльника

03.10.2016

RadioMaster
Простенький регулятор температури для паяльника

Для того, що б отримати якісну і гарну пайку потрібно підтримувати певну температуру жала паяльника залежно від марки вживаного припою. Пропоную саморобний регулятор температури нагрівання паяльника, яка з успіхом може замінити багато промислові незрівнянні за ціною і складності.

Головна відмінність схеми представляється регулятора температури паяльника від багатьох існуючих, це простота і повна відсутність випромінювальних радіоперешкод в електричну мережу, так як всі перехідні процеси відбуваються у час, коли напруга в електромережі дорівнює нулю.

Увага, нижче наведені схеми регуляторів температури гальванічно не розв’язані з еклектичної мережею і дотик до струмоведучих елементів схеми небезпечно для життя!

Для регулювання температури жала паяльника застосовують паяльні станції, у яких в ручному або автоматичному режимі підтримується оптимальна температура жала паяльника. Доступність паяльної станції для домашнього майстра обмежена високою ціною. Для себе я питання щодо 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 наступних міркувань. Схема повинна бути простою, легко повторюваною, комплектуючі повинні бути дешевими і доступними, висока надійність, габарити мінімальними, ККД близький до 100%, відсутність випромінювальних перешкод, можливість модернізації.

Класична тиристорная схема регулятора

Класична тиристорная схема регулятора температури паяльника не відповідала одній з головних моїх вимог, відсутності випромінювальних перешкод в живильну мережу і ефір. А для радіоаматора такі перешкоди роблять неможливим 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 позначено k). Після того, як тиристор відкрився (опір між анодом і катодом стане дорівнює 0), закрити його через керуючий електрод не можливо. Тиристор буде відкритий до тих пір, поки напруга між 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. Мережеве напруга подається через навантаження (лампочку розжарювання чи обмотку паяльника), на мостову 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, закоротит 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, що б напругу 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 відкривається пізніше і одержувана потужність навантаженням буде пропорційно менше. Таким чином, обертанням ручки змінного резистора, здійснюється управління температурою нагрівання паяльника або яскравістю світіння лампочки розжарювання.

Найпростіша тиристорная 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 її роботи такий же, як і класичної схеми. Відрізняються схеми тільки тим, що регулювання в даній схемі регулятора температури відбувається тільки за позитивного періоду мережі, а негативний період проходь через VD1 без змін, тому потужність можна регулювати в діапазоні від 50 до 100%. Для регулювання температури нагріву жала паяльника більшого і не потрібно. Якщо діод VD1 виключити, то діапазон регулювання потужності стане від 0 до 50%.

Якщо в розрив ланцюга від R1 і R2 додати діністор, наприклад КН102А, то електролітичний конденсатор С1 можна буде замінити на звичайний ємністю 0,1 mF. 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 живлячій напрузі в мережі змінного струму 36В або 24В. Потрібно тільки на порядок зменшити номінали резисторів і застосувати тиристор, відповідний навантаженні. Так паяльник потужністю 40 вт при напрузі 36В буде споживати струм 1,1 А.

Тиристорная схема регулятора не випромінює перешкоди

Так як мене регулятори, що створюють 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 наступним чином. Напруга від мережі випрямляється діодним мостом VD1-VD4. З синусоїдального сигналу виходить постійну напругу, 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 живляча напруга 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 2АБО-НЕ логічної цифрової мікросхеми DD1.1, що інвертує надходить сигнал і перетворює в короткі імпульси прямокутної форми (діаграма 3). З 4 виводу DD1 імпульси надходять на 8 висновок D тригера DD2.1, працюючого 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 перешкод і без подвійного формування схема працювала стабільно. А ставити додатково LC фільтри, коли є вільні логічні елементи не доцільно.

На тригер DD2.2 зібрана схема управління регулятора температури паяльника і працює вона наступним чином. На вивід 3 DD2.2 з виводу 13 DD2.1 надходять прямокутні імпульси, які позитивним фронтом замінюють на виводі 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 З2 зарядиться до напруги живлення. При вступі 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 постійною часу R5 і С2. Чим величина R5 більше, тим довше буде заряджатися С2. Поки С2 не зарядитися до половини напруги на виводі 5 буде логічний нуль і позитивні перепади імпульсів на вході 3 не будуть змінювати логічний рівень на виводі 2. Як тільки конденсатор зарядиться, процес повториться.

Таким чином, на виходи DD2.2 буде проходити тільки заданий резистором R5 кількість імпульсів з мережі, і найголовніше, перепади цих імпульсів будуть відбуватися, під час переходу напруги в живильної мережі через нуль. Звідси і відсутність перешкод від роботи регулятора температури.

З виводу 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 керування 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 змінний резистор R5, регулювання за рахунок роботи DD2.2 нагрівання паяльника здійснюється східчасто. При R5 рівному нулю, подається 50% потужності (діаграма 5), при повороті на певний 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 настроїти 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 у 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 регулятору температури інші паяльники. Як це ні дивно, але струм, споживаний схемою управління регулятора температури, що не перевищує 2 мА. Це менше, ніж споживає світлодіод в схемі підсвічування вимикачів освітлення. Тому вжиття 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, R1 потужністю 0,5 Вт. Регулятор температури налаштовувати не потрібно. При справних деталях і без помилок монтажу запрацює відразу.

Мобільний паяльник

Навіть людей, які з паяльником на «ти», часто зупиняє неможливість виконати паяння проводів з-за відсутності електричної підводки. Якщо місце пайки знаходиться не далеко і є можливість протягнути подовжувач, то не завжди безпечно працювати з паяльником, запитанным 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.

Живлення паяльника від акумулятора UPS комп’ютера

Підключивши паяльник до акумулятора нижче наведеним 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, застосовувані в безперебійних блоках живлення (UPS) комп’ютерної техніки. При вазі всього 1,7 кг вони мають ємність 7 А*год і видають напруга 12 Ст. 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 проводу опори для паяльника і приклеїти пластину до акумулятора. При выгибании опори ширину місця установки паяльника потрібно зробити трохи менше діаметра трубки з тепло нагрівачем паяльника. Тоді паяльник буде вставлятися з натягом, і фіксуватися. Буде зручно зберігати і транспортувати.

Для паяння проводів діаметром до 1 мм підійде паяльник, розрахований для роботи на напруги 12 вольт та потужністю від 15 ватт. Час безперервної роботи від свіже зарядженого акумулятора паяльника складе більше 5 годин. Якщо планується паяти дроти більшого діаметру, то треба вже брати паяльник потужністю 30 — 40 ват. Тоді час безперервної роботи складе не менше 2 годин.

Для живлення паяльника цілком підійдуть акумулятори, які вже не можуть забезпечити нормальну роботу безперебійних блоків живлення з-за втрати з часом своєї ємності. Адже для живлення комп’ютера потрібна потужність від 250 ватт. Навіть якщо ємність акумулятора знизилася до 1 А*години все одно він забезпечити роботу 30 ватного паяльника протягом 15 хвилин. Цього часу цілком достатньо для виконання роботи по пайці декількох провідників.

У випадку разового необхідності виконання пайки, можна на час вилучити з блоку безперебійного живлення акумулятор і після пайки повернути його на місце.

Залишилося на кінці проводу паяльника встановити запресовуванням або паянням роз’єми, надіти їх на клеми акумулятора і мобільний паяльник готовий до експлуатації.

Короткий опис статті: тиристорний регулятор Для того, що б отримати якісну і гарну пайку потрібно підтримувати певну температуру жала паяльника залежно від марки вживаного припою. Пропоную саморобний регул паяльника, температури, існуючих, простота, повне, багатьох, регулятора, Головне, відмінність, схеми, представляється, відсутність перешкод, коли, напруга, що живить, одно, час, відбуваються, складності

Джерело: Простенький регулятор температури для паяльника

Також ви можете прочитати