Widerstandslötkolben. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Amateurfunk-Technologien

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Ein Lötkolben ist das wichtigste „Arbeitswerkzeug“ eines Funkamateurs. Und angesichts der weit verbreiteten Verwendung sehr „sanfter“ Feldeffekttransistoren und CMOS-Mikroschaltungen werden sehr hohe Anforderungen an ihn gestellt.

Das gebräuchlichste Lötkolben-Heizelement ist eine Nichrom-Spule, die mit einem dünnen Glimmerrohr vom Stab isoliert ist. Glimmer hat eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante (nicht umsonst gelten Glimmerkondensatoren als die besten), sodass alle Hochspannungsabnehmer, die über die Stromdrähte in die Lötkolbenspirale gelangen, nahezu ungehindert bis zu deren Spitze gelangen. Wenn gleichzeitig die Spitze des Lötkolbens die Leiterbahn berührt, an der der Feldeffekttransistor angelötet ist (was sehr häufig vorkommt), ist das „Leben“ dieses Transistors in großer Gefahr. Ein weiterer Nachteil solcher Lötkolben ist ihre geringe Festigkeit (selbst schwache seitliche Kräfte beim Entlöten von Elementen, ganz zu schweigen von Schlägen, können sie außer Betrieb setzen).

Offensichtlich ist es unbequem, ständig mit einem solchen Lötkolben zu arbeiten. Daher greifen viele Funkamateure zu verschiedenen Tricks:

• Versorgen Sie den Lötkolben mit reduzierter Spannung (12 ... 36 V). Diese Spannung ist für Feldeffekttransistoren ungefährlich, der Lötkolben benötigt jedoch eine eigene Quelle mit der entsprechenden Spannung;
• die Dicke des Dielektrikums (Glimmer) erhöhen, was die Wärmeübertragung von der Heizwendel zur Lötkolbenspitze beeinträchtigt;
• andere Materialien werden als Heizelement verwendet.

Für den letztgenannten Weg habe ich mich entschieden. Sicherlich hat jeder die leistungsstarken Haushaltswiderstände der PEV-Serie gesehen. Das sind also fertige Heizelemente für einen Lötkolben mit einer Leistung von 30 ... 60 W! Es bleibt nur zu fragen, warum Beschreibungen von darauf basierenden Lötkolben in der Literatur selten zu finden sind. Schließlich sind leistungsstarke Widerstände auf erhebliche Überhitzung ausgelegt. Sie halten einer Erwärmung auf 500 ... 600 °C schmerzlos stand, und diese liegt um ein Vielfaches über dem Schmelzpunkt des Lotes. Erleichtert wird eine solche „nicht standardmäßige“ Verwendung von Widerständen durch die Tatsache, dass die PEV-7,5-Widerstände über ein Innenloch mit einem Durchmesser von 5 mm verfügen. diese. den gleichen Durchmesser wie die Spitze eines handelsüblichen 40-Watt-Lötkolbens. Die Dicke des keramischen Dielektrikums des Widerstands beträgt etwa 3 mm, was nicht mit einer 8 Millimeter dicken Glimmerschicht verglichen werden kann.

Wie die Praxis gezeigt hat, ist es mit einem solchen Lötkolben nahezu unmöglich, empfindliche Elemente außer Betrieb zu setzen, selbst wenn er über ein 220-V-Netz mit Strom versorgt wird. Darüber hinaus können Sie durch die Verwendung eines Widerstands den Durchschlag des Dielektrikums vergessen (bei „Glimmer“-Lötkolben kommt dies häufig vor). Ein weiterer Pluspunkt des „Widerstands“-Lötkolbens ist die große Auswahl an Widerstandswerten (Widerständen), sodass die Auswahl des richtigen Lötkolbens nicht schwierig ist und Sie bei einem Ausfall der Heizung einfach den Widerstand austauschen können.

Für die Nacharbeit eignen sich industrielle 40-Watt-Lötkolben (Abb. 1), der Koffer lässt sich aber auch gut selbst vorbereiten. Die einzige Schwierigkeit, die auftreten kann, besteht darin, dass der Durchmesser des PEV-7,5-Widerstands (ein solcher Widerstand kann über einen längeren Zeitraum eine Leistung von bis zu 50 W verbrauchen, während er auf Temperaturen über 500 ° C erhitzt wird) etwas größer ist als der Metallspitzenhalter eines Standard-Lötkolben. Wenn es aus einer zu einem Rohr gerollten Metallplatte besteht, muss es von der Seite des Stachels her leicht aufgeweitet (aufgedehnt) werden, damit der Widerstand hineinklettert (ein festes Rohr muss der Länge nach geschnitten werden). ). Der Widerstand wird durch Reibung sehr zuverlässig im Rohr gehalten. Das Rohr mit dem Widerstand muss so gedreht werden, dass die Widerstandsleitungen herausragen – dann behindern sie die Arbeit nicht so sehr.

Fig. 1

Es ist sinnlos, Drähte an die Anschlüsse des Widerstands anzulöten – die Anschlüsse erwärmen sich auf fast die gleiche Temperatur wie der Widerstand selbst, d. h. über den Schmelzpunkt des Lots. Am besten greift man zu Spezialsteckern, die in Autoradios, Kühlschränken und anderen Haushaltsgeräten zum Einsatz kommen, bei denen es auf zuverlässige Kontakte ohne Löten ankommt. Die Drähte des Widerstands werden in die Löcher des Halterohrs in der Nähe des Griffs selbst eingeführt (die Temperatur dort ist nicht sehr hoch und für die Isolierung der Drähte unbedenklich) und dann wie üblich durch den Griff herausgeführt.

Bei einem 40-W-Lötkolben, der mit einer Autobatterie betrieben wird, sollte der Widerstand etwa 5,1 Ohm betragen (er erzeugt eine Leistung von etwa 30 W). Dabei wird der Widerstand der Drähte (ca. 1 Ohm) berücksichtigt. Mit diesem Widerstand wird der Lötkolben normalerweise aufgewärmt, wenn die Batteriespannung über 12 V liegt und nicht im Maximum (14,4 V) überhitzt.

Soll der Lötkolben über einen automatischen Thermostat (mit an der Spitze montiertem Thermoelement) angeschlossen werden, kann der Widerstandswert des Widerstands auf 3,6 ... 4,7 Ohm reduziert werden. Dann heizt es sich schneller auf – nicht in 2 ... 3 Minuten, sondern nur in 40 Sekunden. Und die häusliche Kanalisation ist praktisch unempfindlich gegenüber Stromüberlastungen. Bei anderen Versorgungsspannungen muss der Widerstandswert des Widerstands unterschiedlich sein, wie aus der Tabelle ersichtlich ist. Um die Effizienz zu steigern und die Erwärmung des Regelelements zu reduzieren, muss der Temperaturregler im Impulsmodus arbeiten. Die thermische Trägheit des Lötkolbens ist sehr groß und die Frequenz der Stromimpulse kann weniger als 1 Hz betragen. Eine zu große Größe (mehr als 1 kHz) ist unerwünscht. Obwohl die Kapazität zwischen der Widerstandsspule und der Lötkolbenspitze vernachlässigbar ist, nimmt die Kapazität bekanntlich mit zunehmender Frequenz ab und es wird viel schwieriger, mit Hochfrequenzaufnahmen entlang der Stromkabel umzugehen.

Haushaltswiderstände sind mit einer speziellen Farbe überzogen, die beim Erhitzen dunkler wird (von grün nach schwarz wechselt). Davor muss man keine Angst haben, wenn es abkühlt, wird es wieder grün. Das beschriebene Design funktioniert bei mir seit mehr als einem Jahr und das Aussehen des Widerstands hat in dieser Zeit nicht gelitten. Die Spitze des Lötkolbens brennt stark am Widerstand, dieser Nachteil ist jedoch auch bei herkömmlichen Lötkolben vorhanden. Darüber hinaus ist es einfach, ihn auszuschlagen, indem man einen geeigneten Stab in den Widerstand einführt. Versuchen Sie es jedoch nicht zu sehr – der Keramikkörper des Widerstands kann durch starke Stöße leicht beschädigt werden.

Der Thermostat kann nach dem einfachsten Schema zusammengebaut werden (Abb. 2).

Fig. 2

Von den Wärmesensoren, die den meisten Funkamateuren zur Verfügung stehen, ist es hier am besten, Thermistoren zu verwenden. Mit Halbleitersensoren ist es nicht möglich, so hohe Temperaturen zu messen – nach einigen Betriebsstunden verschlechtern sich deren Eigenschaften. Auch auf Scheibenthermistoren sollte verzichtet werden – ihre Anschlüsse sind mit gewöhnlichem Lot verlötet und fallen beim Erhitzen des Lötkolbens ab. Rohrförmige Thermistoren sind gut (das Gehäuse ist wie bei herkömmlichen MLT-0,25-Widerständen, nur doppelt so lang), allerdings sind sie recht schwer zu reparieren. Der Anfangswiderstand des Thermistors kann nahezu beliebig sein. Bei Erwärmung sinkt er bei allen Widerständen auf mehrere zehn Ohm. Bevor Sie den Thermistor an der Spitze des Lötkolbens befestigen, empfiehlt es sich, ihn (die Spitze) mit Asbestfäden oder einem anderen hitzebeständigen Isolator zu umwickeln.

Der Thermostat ist nach dem klassischen Schema aufgebaut – ein Spannungskomparator an einem Operationsverstärker DA1.1 und ein Schmitt-Trigger an DA1.2. Eine Besonderheit des LM358-Chips ist seine Fähigkeit, Spannungen zu vergleichen, deren Amplitude der Spannung am negativen Stromanschluss (Pin 4) nahe kommt. Die meisten anderen günstigen ICs streiken in diesem Modus. Es kann durch das ukrainische ICPA358P oder das 4-Element LM324 oder KR1401UD2 ersetzt werden.

Der Trimmwiderstand R1 reguliert die Spitzentemperatur. Mit abnehmendem Widerstand sinkt auch die Temperatur. In Reihe mit R1 ist es wünschenswert, einen konstanten Widerstand mit einem Widerstandswert von etwa 1 kOhm einzubauen – die Mikroschaltung „mag es nicht“, mehr als 4/5 der an ihre Eingänge angelegten Versorgungsspannung anzulegen.

Während die Spitzentemperatur niedrig ist, ist der Widerstand des Thermistors R4 ziemlich groß, die Spannung am direkten Eingang von DA1.1 ist größer als die Spannung am inversen Eingang und der Ausgang des Operationsverstärkers ist hoch. Am Ausgang DA1 2 - gleicher Pegel ist der Transistor VT1 geöffnet und versorgt den Lötkolben mit Spannung. Wenn sich dieser erwärmt, nimmt der Widerstand des Thermistors ab und bald gleichen sich die Spannungen an beiden Eingängen von DA1.1 an. Der Verstärker beginnt zufällig umzuschalten (es gibt keine Rückkopplung, und es ist äußerst schwierig, sie einzuführen, da die Rückkopplung nur dann normal funktioniert, wenn die Spannungen an den Eingängen des Operationsverstärkers nahe bei der Hälfte der Versorgungsspannung liegen, während sie in unserem Fall sind nur Hunderte Millivolt größer als Null).

Um hochfrequente Störungen am DA1.1-Ausgang zu bekämpfen, wurde der Schaltung ein Schmitt-Trigger am DA1.2-Verstärker hinzugefügt. Es wechselt erst in den Zustand logisch „0“, wenn der konstante Anteil des Signals (beliebiger Form und Frequenz) am Ausgang des DA1.1-Verstärkers weniger als 1/4 der Versorgungsspannung beträgt, d.h. nachdem der Lötkolben Betriebstemperatur erreicht hat. Dann schaltet auch der Transistor VT1 ab. Für einige Zeit steigt die Temperatur der Lötkolbenspitze aufgrund der thermischen Trägheit und die Spannung am DA1.1-Ausgang sinkt. Dann beginnt der Stachel abzukühlen und die Spannung am Ausgang von DA1.1 steigt. Sobald diese (der konstante Anteil) 3/4 der Versorgungsspannung überschreitet, schaltet der DA1.2-Trigger wieder und der Lötkolben beginnt aufzuheizen.

Die Versorgungsspannung muss innerhalb von 5 ... 20 V liegen, die Spannung U2 (am Lastwiderstand) kann beliebig sein. Dafür müssen aber der Widerstand selbst (Widerstand und Leistung) und der Transistor VT1 berechnet werden. Bei Verwendung von Bipolartransistoren zwischen dem Ausgang von DA1.2 und der Basis des Transistors wird ein Widerstand mit einem Widerstand von 100 ... 470 Ohm benötigt (je niedriger die Spannung, desto niedriger der Widerstand), der Emitter VT1 ist mit einem gemeinsamen Draht verbunden. Beide Spannungen können ungeregelt sein. Der im U1-Kreis verbrauchte Strom überschreitet zehn Milliampere nicht.

Es empfiehlt sich, im Gerät Feldeffekttransistoren zu verwenden, insbesondere wenn die Spannung U2 weniger als 100 V beträgt. Dann ist der Transistor kalt und die gesamte Schaltung kann im Lötkolbengriff versteckt werden. Ein Bipolartransistor benötigt bei dieser Spannung einen kleinen Kühlkörper. Für einen zuverlässigeren Betrieb ist es wünschenswert, die Kapazität des Kondensators C3 zu erhöhen. Lässt sich mit dem Widerstand R1 die gewünschte Temperatur nicht einstellen, muss der Widerstand R3 reduziert oder besser der Thermistor R4 mit großem Widerstand gewählt werden.

Autor: A.Koldunov, Grodno.

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