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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Hitzestabilisator für die Lötkolbenspitze. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Amateurfunk-Technologien Der Autor schlägt ein wiederholbares Gerät zur Aufrechterhaltung der optimalen Temperatur der Lötkolbenspitze vor, indem der Widerstand der Heizung bei kurzzeitigen Netztrennungen gemessen wird. Auf den Seiten von Fachzeitschriften für Funktechnik wurden immer wieder verschiedene Geräte zur Temperaturregelung der Lötkolbenspitze veröffentlicht, die die Lötkolbenheizung als Temperatursensor verwenden und diese auf einem bestimmten Niveau halten. Bei näherer Betrachtung stellt sich heraus, dass alle diese Regler lediglich Stabilisatoren der Heizleistung der Heizung sind. Sie bewirken natürlich einen gewissen Effekt: Die Spitze brennt weniger durch und der Lötkolben überhitzt nicht so sehr, während er auf dem Ständer liegt. Aber damit lässt sich die Temperatur des Stichs noch lange nicht kontrollieren. Betrachten wir kurz die Dynamik thermischer Prozesse in einem Lötkolben. Auf Abb. 1 zeigt Diagramme der Temperaturänderung der Heizung und der Lötkolbenspitze ab dem Moment, in dem die Heizung ausgeschaltet wird. Die Grafiken zeigen, dass der Temperaturunterschied in den ersten Sekundenbruchteilen so groß und instabil ist, dass die Temperatur der Heizung in diesem Moment nicht zur genauen Bestimmung der Spitzentemperatur verwendet werden kann, und genau so funktionieren alle bisher veröffentlichten Regler wobei die Heizung als Temperatursensor dient. Aus Abb. Aus Abb. 1 ist ersichtlich, dass die Kurven der Abhängigkeit der Temperatur der Spitze und der Heizung von der Zeit, in der sie erst nach zwei, und noch mehr nach drei oder vier Sekunden ausgeschaltet wird, ausreichend konvergieren, um das interpretieren zu können Die Temperatur des Heizgeräts muss mit ausreichender Genauigkeit mit der Temperatur der Spitze übereinstimmen. Darüber hinaus wird der Temperaturunterschied nicht nur gering, sondern nahezu konstant. Nach Angaben des Autors ist es der Regler, der die Temperatur der Heizung nach einer bestimmten Zeit nach dem Ausschalten misst und so die Temperatur der Spitze genauer steuern kann.
Es ist interessant, die Vorteile eines solchen Reglers mit einer Lötstation zu vergleichen, die einen in der Lötspitze eingebauten Temperatursensor verwendet. In einer Lötstation löst eine Temperaturänderung der Lötspitze sofort eine Reaktion im Steuergerät aus und der Temperaturanstieg der Heizung ist proportional zur Temperaturänderung der Spitze. Die Temperaturänderungswelle erreicht die Lötkolbenspitze in 5...7 s. Wenn sich die Temperatur der Spitze eines herkömmlichen Lötkolbens ändert, geht die Temperaturänderungswelle von der Spitze zur Heizung (bei nahegelegenen thermodynamischen Parametern - 5 ... 7 s). Seine Steuereinheit arbeitet in 1...7 s (abhängig von der eingestellten Temperaturschwelle) und erhöht die Temperatur des Heizgeräts. Die umgekehrte Welle der Temperaturänderung erreicht die Lötkolbenspitze in den gleichen 5...7 s. Daraus folgt, dass die Reaktionszeit eines herkömmlichen Lötkolbens, der eine Heizung als Temperatursensor verwendet, 2...3 Mal länger ist als die eines Lötstationslötkolbens mit einem in der Spitze eingebauten Temperatursensor. Offensichtlich hat eine Lötstation zwei wesentliche Vorteile gegenüber einem Lötkolben, der eine Heizung als Temperatursensor verwendet. Die erste (kleinere) ist eine digitale Temperaturanzeige. Der zweite ist ein in den Stachel eingebauter Temperatursensor. Zunächst ist der digitale Indikator einfach interessant, und dann geht die Regulierung trotzdem weiter nach dem Prinzip „ein bisschen mehr, ein bisschen weniger“. Ein Lötkolben mit einer Heizung als Temperatursensor hat gegenüber einer Lötstation folgende Vorteile: - Die Steuereinheit nimmt keinen Platz auf dem Tisch ein, da sie in Form eines Netzwerkadapters in ein kleines Gehäuse eingebaut werden kann.
Berücksichtigen Sie die Konstruktionsmerkmale von Lötkolben unterschiedlicher Bauart und Kapazität. Die Tabelle zeigt die Widerstandswerte der Heizungen verschiedener Lötkolben, wobei Pw - Lötkolbenleistung, W; RK - Widerstand der kalten Lötkolbenheizung, Ohm; Rr- - heißer Widerstand nach dreiminütigem Aufwärmen, Ohm. Der Unterschied zwischen diesen Temperaturen zeigt, dass sich die TCS der Heizgeräte um den Faktor 50 unterscheiden können. Lötkolben mit hohem TCR verfügen über Keramikheizungen, obwohl es Ausnahmen gibt. Lötkolben mit kleinem TKS – ein veraltetes Design mit Nichrom-Heizungen. Es sollte gesondert angemerkt werden, dass in einigen Lötkolben eine Diode eingebaut sein kann - ein Temperatursensor, und ich bin auf einen sehr interessanten Lötkolben gestoßen: Bei einer Polarität des Einschaltens des TCS war es positiv und bei der anderen negativ . Dabei muss zunächst der Widerstand des Lötkolbens im kalten und heißen Zustand gemessen werden, um ihn polrichtig an den Regler anzuschließen. Die Steuerschaltung ist in Abb. dargestellt. 2. Die Dauer des Einschaltzustands des Heizgeräts ist fest eingestellt und beträgt 4...6 s. Die Dauer des Ausschaltzustands hängt von der Temperatur der Heizung und den Konstruktionsmerkmalen des Lötkolbens ab und ist im Bereich von 0...30 s einstellbar. Man kann davon ausgehen, dass die Temperatur der Lötspitze ständig auf und ab „schwingt“. Die Messungen zeigten, dass die Temperaturänderung der Spitze unter dem Einfluss von Steuerimpulsen ein Grad nicht überschreitet, was durch die erhebliche thermische Trägheit des Lötkolbendesigns erklärt wird.
Betrachten Sie die Funktionsweise des Reglers. Nach einem bekannten Schema wird auf der Gleichrichterbrücke VD6, den Löschkondensatoren C4, C5, den Zenerdioden VD2, VD3 und dem Glättungskondensator C2 eine Steuereinheit-Stromversorgung aufgebaut. Der Knoten selbst ist auf zwei Operationsverstärkern aufgebaut, die durch Komparatoren eingeschaltet sind. An den nichtinvertierenden Eingang (Pin 3) des Operationsverstärkers DA1.2 wurde eine beispielhafte Spannung vom Widerstandsteiler R1R2 angelegt. Sein invertierender Eingang (Pin 2) wird von einem Teiler mit Strom versorgt, dessen oberer Arm aus einem Widerstandskreis R3-R5 besteht und dessen unterer Arm aus einer Heizung besteht, die über eine VD5-Diode mit dem Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist. In dem Moment, in dem der Strom eingeschaltet wird, verringert sich der Widerstand der Heizung und die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1.2 ist geringer als die Spannung am nichtinvertierenden Eingang. Der Ausgang (Pin 1) DA1.2 wird die maximale positive Spannung sein. Der DA1.2-Ausgang ist mit einer Reihenschaltung bestehend aus einem Begrenzungswiderstand R8, einer HL1-LED und einer im Optokoppler U1 eingebauten Sendediode belastet. Die HL1-LED signalisiert, dass die Heizung eingeschaltet ist, und die Sendediode des Optokopplers öffnet den eingebauten Phototriac. Dem Heizgerät wird die durch die VD7-Brücke gleichgerichtete Netzspannung von 220 V zugeführt. Die Diode VD5 wird durch diese Spannung geschlossen. Der hohe Spannungspegel vom Ausgang DA1.2 über den Kondensator C6 wirkt auf den invertierenden Eingang (Pin 1.1) des OU dA 7. An seinem Ausgang (Pin 1) entsteht ein niedriger Spannungspegel, der über die Diode VD6 und den Widerstand R1.2 die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA3 unter den beispielhaften Wert senkt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Spannungspegel am Ausgang dieses Operationsverstärkers hoch gehalten wird. Dieser Zustand bleibt für die von der Differenzierschaltung C7RXNUMX festgelegte Zeit stabil. Während sich der Kondensator C3 auflädt, sinkt die Spannung am Widerstand R7 der Schaltung, und wenn sie unter den beispielhaften Wert fällt, liegt sie am Ausgang des Operationsverstärkers DA1. 1 niedriger Signalpegel wechselt zu hoch. Ein hoher Signalpegel schließt die Diode VD1 und die Spannung am invertierenden Eingang DA1.2 wird höher als im Beispiel, was zu einer Änderung des hohen Signalpegels am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.2 führt auf einen niedrigen Wert und schalten Sie die HL1-LED und den Optokoppler U1 aus. Ein geschlossener Phototriac trennt die VD7-Brücke und die Lötkolbenheizung vom Netz und eine offene VD5-Diode verbindet sie mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1.2. Die erloschene HL1-LED zeigt an, dass die Heizung ausgeschaltet ist. Am DA1.2-Ausgang bleibt das niedrige Spannungsniveau erhalten, bis infolge der Abkühlung der Lötkolbenheizung ihr Widerstand auf den DA1.2-Schaltpunkt abfällt, der, wie oben erwähnt, durch die beispielhafte Spannung aus dem DA1 eingestellt wird R2R3-Teiler. Zu diesem Zeitpunkt hat der Kondensator C4 Zeit, sich über die Diode VD1.2 zu entladen. Außerdem schaltet sich nach dem Umschalten von DA1 der Optokoppler U1 wieder ein und der gesamte Vorgang wiederholt sich. Die Abkühlzeit der Lötkolbenheizung ist umso länger, je höher die Temperatur des gesamten Lötkolbens ist und je geringer der Wärmeverbrauch für den Lötprozess ist. Der Kondensator CXNUMX reduziert Störungen und hochfrequente Störungen aus dem Netzwerk. Die 42x37 mm große Leiterplatte besteht aus einseitig folienbeschichtetem Fiberglas. Die Zeichnung und Anordnung der Elemente ist in Abb. dargestellt. 3.
LED HL1, Dioden VD1, VD4 – alle mit geringem Stromverbrauch. Diode VD5 – jeder Typ für eine Spannung von mindestens 400 V. Zenerdioden KS456A1 können durch KS456A oder eine 12-V-Zenerdiode mit einem maximal zulässigen Strom von mehr als 100 mA ersetzt werden. Der Oxidkondensator C3 muss auf Leckage überprüft werden. Bei der Überprüfung des Kondensators mit einem Ohmmeter muss sein Widerstand größer als 2 MΩ sein. Kondensatoren C4, C5 - importierter Film für eine Wechselspannung von 250 V oder inländischer K73-17 für eine Spannung von 400 V. Der LM358P-Chip ist durch den LM393P austauschbar. direkt an den Ausgang DA8 (Pin 1). In diesem Fall kann auf die VD1.2-Diode verzichtet werden. Der Widerstandswert des Widerstands R6 muss anhand der vorhandenen Heizung ausgewählt werden. Er sollte etwa 10 % kleiner sein als der Widerstand der Heizung im kalten Zustand. Der Widerstandswert des Abstimmwiderstands R5 ist so gewählt, dass das Temperaturanpassungsintervall 100 nicht überschreitet оC. Berechnen Sie dazu den Unterschied der Widerstände eines kalten und eines gut erhitzten Lötkolbens und multiplizieren Sie ihn mit 3,5. Der resultierende Wert ist der Widerstandswert des Widerstands R5 in Ohm. Widerstandstyp – beliebig mit mehreren Windungen. Der zusammengebaute Block muss angepasst werden. Eine Kette von Widerständen R3-R5 wird vorübergehend durch zwei in Reihe geschaltete variable oder Trimmerwiderstände von 2,2 kOhm und 200 ... 300 Ohm ersetzt. Als nächstes wird das Gerät mit dem angeschlossenen Lötkolben an das Netzwerk angeschlossen. Nachdem mit den Motoren der temporären Widerstände die gewünschte Spitzentemperatur erreicht wurde, wird das Gerät vom Netz getrennt. Widerstände werden eingelötet und der Gesamtwiderstand der eingebrachten Teile gemessen. Von dem erhaltenen Wert subtrahieren Sie die Hälfte des zuvor berechneten Widerstands R5. Dies ist der Gesamtwiderstandswert der Festwiderstände R3, R4, die aus den verfügbaren Widerständen ausgewählt werden, die dem Gesamtwert am nächsten kommen. In der Unterbrechung dieses Widerstandskreises kann ein Schalter platziert werden. Beim Ausschalten schaltet der Lötkolben auf Dauerheizen um. Für diejenigen, die einen Lötkolben für mehrere Lötmodi benötigen, empfehle ich, einen Schalter und mehrere Widerstandskreise in verschiedene Modi zu schalten. Beispielsweise für Weichlot und für Normallot. Wenn der Stromkreis unterbrochen ist – Zwangsmodus. Die Leistung des verwendeten Lötkolbens wird durch die Strombegrenzung der Gleichrichterbrücke KTs407A (0,5 A) und des Optokopplers MOS3063 (1 A) begrenzt. Daher ist es bei Lötkolben mit einer Leistung von mehr als 100 W erforderlich, eine leistungsstärkere Gleichrichterbrücke zu installieren und den Optokoppler durch ein optoelektronisches Relais mit der erforderlichen Leistung zu ersetzen. Ein Vergleich der Funktionsweise verschiedener Lötkolben mit dem beschriebenen Gerät ergab, dass Lötkolben mit Keramikheizung und großem TCR am besten geeignet sind. Das Aussehen einer der Varianten des zusammengebauten Blocks bei abgenommener Abdeckung ist in Abb. dargestellt. 4.
Ich erinnere Sie an die Sicherheit. Seien Sie besonders beim Aufstellen vorsichtig: Das Gerät verfügt über keine galvanische Trennung von der Versorgungsspannung von 220 V! Autor: L. Elizarov
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