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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Digitaler Leistungsregler für Lötkolben. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Leistungsregler, Thermometer, Wärmestabilisatoren Die optimale Temperatur der Spitze eines elektrischen Lötkolbens ist die wichtigste Voraussetzung für eine hochwertige Lötung. Dies ist in der Amateurfunkpraxis von besonderer Bedeutung, da der Konstrukteur beim Einbau eines funktechnischen Gerätes den gleichen Lötkolben mit austauschbaren Spitzen verwenden muss, die sich in ihren thermischen Eigenschaften deutlich unterscheiden. Die Verwendung verschiedener Lote, deren Marken oft unbekannt sind, erfordert zudem eine experimentelle Auswahl der Temperatur der Lötspitze. Der Autor des Artikels analysiert die Wirksamkeit von Leistungsreglern, die Funkamateuren aus Veröffentlichungen in unserem Magazin bekannt sind, und bietet zur Wiederholung seine eigene Version des Lötkolben-Heiztemperaturreglers an – digital. Die Methode zur Steuerung der Lötkolbenheizung [1] führt nur dann zu positiven Ergebnissen, wenn die Leistung nur im Ruhezustand (der Lötkolben steht auf einem Ständer) geregelt wird und die Betriebsleistung 100 % beträgt Spitze. Die Amateurfunkpraxis zeigt, dass durch eine getrennte betriebliche Regelung der Lötkolbenleistung im Betriebs- und Standby-Modus gute Ergebnisse erzielt werden können. Diese Methode ist der Single-Mode-Feintemperaturstabilisierung der Spitze sogar vorzuziehen, da Sie damit einen Kompromiss zwischen der ständigen Bereitschaft des Lötkolbens über viele Stunden und dem Verschleiß des Arbeitsteils der Spitze aufgrund der finden können Auflösung von Kupfer im Lot. Gegenwärtig wurde ein gewisser „Amateurfunkstandard“ für Regler mittlerer Leistung für Wärmegeräte etabliert [2]. Sein Kern liegt in der Tatsache, dass die Regelung nach der Pulsweitenmethode erfolgt, wobei der Leistungstrinistor oder Triac in Momenten nahe dem Übergang der Netzspannung durch „Null“ geöffnet wird. Sie wird oft als Methode der „stillen Regulierung“ bezeichnet. Der Einsatz von CMOS-Chips bietet eine einfache Schaltungslösung zur Erzeugung eines Pulsweitensignals. Zu seinen Nachteilen zählen möglicherweise die Unschärfe des Generators in den Extrempositionen des Einstellwiderstandsmotors und die Notwendigkeit, die Leistungsskala zu markieren. Von diesen Mängeln ist das Gerät [13] frei, bei dem das digitale Prinzip der Bildung eines Pulsweitensignals angewendet wird. Dies ist besonders praktisch bei der Bildung einer Multimodus-Lötkolben-Leistungssteuerung, da es keine Elemente enthält, die beim Umschalten der Modi angepasst werden müssen. Ein Diagramm einer solchen Variante des digitalen Leistungsreglers für Lötkolben ist in Abb. 1 dargestellt. 4. Als Basislösung wurde der in [1] beschriebene Triac-Regler verwendet. Der Stromversorgung der Mikroschaltungen wurde eine NI-LED hinzugefügt, die signalisiert, dass das Gerät mit dem Netzwerk verbunden ist. Dieser Zusatz erwies sich sozusagen als „kostenlos“ – die LED wird von einer Halbwelle des Netzstroms gespeist, die den Löschkondensator C15 auflädt, der nicht direkt zur Stromversorgung des Geräts verwendet wird. Der durchschnittliche Strom, der durch die fließt LED" überschreitet nicht 2 mA. Beim Polaritätswechsel wird fast die gesamte Sperrspannung, deren Wert der Summe der Stabilisierungsspannungen der Zenerdiode VDZ und dem Gleichspannungsabfall an der VD1-Diode entspricht, an die VDXNUMX-Diode angelegt, deren Sperrwiderstand erheblich ist größer als die der LED.
Soll das Gerät bei erhöhter Temperatur betrieben werden, wodurch sich der Sperrstrom der VD1-Diode erhöht, kann diese mit einem 1 ... 3 kΩ-Widerstand überbrückt werden, um die LED vor Sperrspannung zu schützen. Der Transistor VT1 wird verwendet, um den Moment des Übergangs der Netzspannung durch „Null“ hervorzuheben. Die Diode VD4 schützt den Emitterübergang dieses Transistors vor einer Sperrspannungshalbwelle. Der Transistor VT2 invertiert das vom Kollektor des Transistors VT1 entnommene Signal, erhöht die Steilheit der Front, wodurch es ohne zusätzliche Treiber direkt dem CN-Eingang des Dezimalzählers DD1 zugeführt werden kann. Die Vorderseite des Zählimpulses am Eingang der Mikroschaltung wird am Ende jeder positiven (bezogen auf die gemäß dem Netzwerkschaltplan niedrigere) Halbwelle der Netzspannung gebildet. Gleichzeitig erscheint an den Ausgängen 0-9 des Zählers, der über einen eingebauten Decoder verfügt, ein „laufendes“ High-Pegel-Signal (log. 1). Wenn am Ausgang 9 (Pin 11) ein Signal dieses Pegels auftritt ) des Zählers wird das auf den Elementen DD2.1 , DD2.2 aufgebaute RS-Flip-Flop an Pin 10 des DD2.1-Elements auf einen High-Pegel-Zustand gesetzt, wodurch der Betrieb des Triac-Triggerimpulsgenerators VS1 deaktiviert wird . Der Generator besteht aus den Elementen DD2.3, DD2.4. In diesem Zustand ist die Last des Reglers stromlos. Das Netzwerk wird nach dem Umschalten des RS-Flip-Flops in den entgegengesetzten Zustand durch einen Hoch- Pegelsignal an Pin 8 des DD2.1-Elements. Der Zeitpunkt des Eintreffens des Last-Ein-Impulses im Verhältnis zum Aus-Impuls wird durch die Ausgangsnummer des Zählers bestimmt, der an Pin 8 des Elements DD2.1 angeschlossen ist. Somit bestimmt die dem Lötkolben im Betriebsmodus und im Standby-Modus zugeführte Leistung die Position der Kontakte der Schalter SA1 bzw. SA2. Der Moduswechsel erfolgt mit dem SF1-Schalter, wenn dessen Taste mit einer Wippe gedrückt wird, die den Lötkolben am Ständer hält. In beiden Modi wird die Leistung von 10 bis 100 % in 10 %-Schritten durch die Schalter SA1 und SA2 eingestellt. Der Widerstand R7 beseitigt die Unsicherheit des Signals an Pin 8 des Elements DD2.1 beim Umschalten. In den Betriebszeiten des Netzes arbeitet der Triac-Triggerimpulsgenerator \/S1 kontinuierlich, wodurch Sie den Triac mit einer Wirklast von 60 W bei einer Netzspannung von ca. 20 V einschalten können. Sie können die relative Leistung visuell beurteilen durch das Leuchten der HL2-Anzeige an die Last abgegeben. Obwohl durch die Triac-Steuerelektrode Stromimpulse im Wert von mehreren zehn Milliampere fließen, beträgt der durchschnittliche Strom einige Milliampere. Da der konstante Anteil des Signals am Ausgang des Reglers nahe Null liegt, kann er unter bestimmten Einschränkungen die Leistung von Niederspannungs-Lötkolben steuern, die über einen Abwärtstransformator an das Netzwerk angeschlossen sind. Die Einschränkungen hängen mit der Besonderheit des Transformatorbetriebs zusammen. Wenn die Transformatorlast abgeschaltet wird, wird eine hochwertige Induktivität an den Reglerausgang angeschlossen, an der Spannungsstöße auftreten, die fast der doppelten Amplitude der Versorgungsspannung entsprechen - etwa 600 V. Dieser Modus ist daher höchst unerwünscht, um sicherzustellen, dass Um die Sicherheit des Reglers bei unbeabsichtigtem Lastschalten zu gewährleisten, wird der Reglerausgang durch einen Varistor R11 mit einem charakteristischen Bruchpunkt von 350 ... 300 V überbrückt. Wenn der Regler jedoch nur mit einer aktiven Last verwendet wird, kann der Varistor ausgeschlossen werden . Die zweite Einschränkung ist mit transienten Vorgängen in Transformatoren aufgrund ihrer niedrigen Betriebsfrequenz verbunden. Wenn der Transformator an das Netzwerk angeschlossen ist (auch bei Nullspannung), wird die erste Halbwelle für die Primärmagnetisierung des Magnetkreises verwendet, begleitet von einem erhöhten Strom der Primärwicklung. Beispielsweise betrug die Amplitude des Stromimpulses beim beliebten Lötkolben EPSN 25/24 (GOST 7219-83), der über einen Transformator an das Netzwerk angeschlossen war, 2,5 A, was 12-mal größer ist als im stationären Zustand. Der Wert der Stromamplitude der zweiten Halbwelle überstieg annähernd den stationären Wert um 50 % und für die dritte Halbwelle um etwa 10 %. Daher ist es wünschenswert, auch einen belasteten Transformator so selten wie möglich einzuschalten. Dies ist auf die Verwendung einer ganzzahligen Anzahl von Vollperioden zur Leistungsregelung zurückzuführen, die einerseits einen Wert der konstanten Komponente nahe Null und andererseits einen Kompromiss zwischen der thermischen Trägheit von liefert die Last, einfache Implementierung und eine Verringerung der Anzahl der Lastwechsel pro Zeiteinheit. Einst stellte unsere Industrie Niederspannungs-Lötkolben her, die über einen in einem Kunststoffgehäuse eingebauten Löschkondensator aus dem Stromnetz gespeist wurden und in der Größe einer Transformatoreinheit gleicher Leistung ähnelten. Diese Lötkolben können nicht an den Regler angeschlossen werden. Und sollte dies dennoch passieren, schützt die Sicherung FU1 den Regler vor einem Ausfall. Das Aussehen des Reglers ist in Abb. dargestellt. 2 und die Anordnung und Installation seiner Teile - in Abb. 3. Strukturell ist es in Form eines Ständers für einen Lötkolben ausgeführt (aus einem einheitlichen Netzteil für Haushaltsfunkgeräte wurde ein Kunststoffgehäuse verwendet). Die meisten Teile sind auf einer universellen Leiterplatte platziert und montiert.
Der Lötkolben wird auf zwei Metallgestelle des Ständers gestellt, die aus Stahldraht mit einem Durchmesser von 2,5 mm gebogen sind. Die Bugstrebe ist beweglich, ihre Wippe ist mechanisch mit dem Druckknopfschalter SF1 (MP1-1) verbunden. Der Schalter ZV1 (Drucktyp einer Tischlampe), die Schalter SA1, SA2 (MPN-1) und die LEDs НL1, HL2 sind auf der Oberseite des Geräts platziert. Da die Position der Kontakte der Schalter SA1 und SA2 eindeutig die an die Last gelieferte Leistung bestimmt, wird die HL2-LED nur zur allgemeinen Überwachung der Geräteleistung benötigt und kann daher bei Bedarf ausgeschlossen werden. Wenn die Anschaffung kleiner Mehrpositionsschalter schwierig ist, werden diese durch den weiblichen Teil eines zweireihigen mehrpoligen Steckverbinders ersetzt, wobei ein einzelner Stiftteil als beweglicher Kontakt verwendet und ein dünner flexibler Draht daran angelötet wird. Um Kontakt mit dem Stromnetz zu vermeiden, ist es besser, einen Stecker mit versenkten Buchsen zu verwenden und zum Öffnen des Stromkreises des beweglichen Kontakts des Schalters SF1 einen Widerstand mit einem Widerstand von 91 ... 100 kOhm einzubauen. Der Regler ist für eine Lastleistung von bis zu 150 W ausgelegt, sodass der Triac ohne Kühlkörper arbeiten kann. Um die Größe zu reduzieren und die Anordnung der Geräteteile zu erleichtern, können Sie einen Miniatur-Triac TC-106 in einem Kunststoffgehäuse verwenden, der auf einem Aluminium-Kühlkörper mit einer Oberfläche von 10 cm2 montiert ist. Literatur
Autor: P. Polyansky, Moskau
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