こて先熱安定剤。スキーム、説明

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はんだこて先の熱安定剤。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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著者は、主電源からの短期間の切断中にヒーターの抵抗を測定することにより、はんだごての先端の最適温度を維持するための再現可能な装置を提案しています。

はんだごてのヒーターを温度センサーとして利用し、その温度を一定に保つさまざまなはんだこて先温度制御装置が、無線工学雑誌の誌面で繰り返し掲載されてきました。詳しく調べてみると、これらのレギュレーターはすべて、ヒーターの熱出力を安定させるだけであることがわかります。もちろん、それらは一定の効果をもたらします。こて先の燃え尽きが少なくなり、スタンドの上に置かれたはんだごてがそれほど過熱しません。しかし、これでも刺された部分の温度を制御するには程遠い。

はんだごてにおける熱プロセスのダイナミクスを簡単に考えてみましょう。図上。図１は、ヒータを切った瞬間からのヒータおよびはんだこて先の温度変化を示すグラフである。グラフは、1 秒の最初の数分の 1 では温度差が非常に大きく不安定であるため、この瞬間のヒーターの温度を使用してチップ温度を正確に決定することができないことを示しています。これは、以前に公開されたすべてのコントローラーの動作方法とまったく同じです。ヒーターは温度センサーとして使用されます。図から。図 XNUMX からわかるように、こて先とヒーターの温度とヒーターの電源を切った時間の依存関係の曲線は、XNUMX 秒後、さらには XNUMX ～ XNUMX 秒後にのみ十分に収束し、ヒーターの温度をこて先の温度として十分な精度で測定します。また、温度差は小さくなるだけでなく、ほぼ一定になります。著者によれば、ヒーターをオフにしてから一定時間後のヒーターの温度をレギュレーターで測定することで、こて先の温度をより正確に制御できるとのこと。

はんだごてチップ熱安定剤
米。 1. ヒーターをOFFにしてからのヒーターとこて先の温度変化のグラフ

このようなレギュレーターの利点を、はんだ付けチップに組み込まれた温度センサーを使用するはんだ付けステーションと比較するのは興味深いことです。はんだ付けステーションでは、はんだこて先の温度変化は直ちに制御装置の反応を引き起こし、ヒーターの温度上昇はこて先温度の変化に比例します。温度変化波は5～7秒ではんだこて先に到達します。従来のはんだごてのこて先の温度が変化すると、温度変化の波がこて先からヒーターに伝わります（熱力学的パラメータが近い - 5 ... 7 秒）。その制御ユニットは 1 ～ 7 秒以内に動作し (設定された温度しきい値によって異なります)、ヒーターの温度を上昇させます。温度変化の逆波は、同じ 5 ～ 7 秒以内にはんだごての先端に到達します。したがって、温度センサーとしてヒーターを使用する従来のはんだごての反応時間は、こて先に温度センサーを内蔵したはんだ付けステーションのはんだごてよりも 2 ～ 3 倍長くなります。

明らかに、はんだ付けステーションには、温度センサーとしてヒーターを使用するはんだごてに比べて、XNUMX つの主な利点があります。 XNUMX つ目 (マイナー) はデジタル温度インジケーターです。 XNUMXつ目は、針に組み込まれた温度センサーです。最初は、デジタルインジケーターは単に興味深いものですが、その後、「もう少し多く、少し少なく」という原則に従って規制が進みます。

温度センサーとしてヒーターを使用するはんだごてには、はんだ付けステーションに比べて次の利点があります。

- コントロールユニットはネットワークアダプターの形で小さなケースに組み込むことができるため、テーブル上のスペースを乱雑にしません。
- より低いコストで;
-コントロールユニットは、ほとんどすべての家庭用はんだごてで使用できます。
-繰り返しのしやすさ、初心者のアマチュア無線家に適しています。

さまざまな設計や容量のはんだごての設計上の特徴を考慮してください。表は、さまざまなはんだごてのヒーターの抵抗値を示しています。ここで、P_w -はんだごての力、W; R_K - 冷たいはんだごてヒーターの抵抗、オーム; R_r- - 50 分間ウォームアップした後の耐熱性、オーム。これらの温度の差は、ヒーターの TCS が XNUMX 倍も異なる可能性があることを示しています。高TCRはんだごてには例外もありますが、セラミックヒーターが付いています。小さなTKSを備えたはんだごて - ニクロムヒーターを備えた時代遅れのデザイン。一部のはんだごてには、温度センサーであるダイオードが組み込まれていることに別途注意してください。そして、私は非常に興味深いはんだごてを見つけました。TCSをオンにする一方の極性では、それはプラスであり、もう一方の極性では、マイナスでした。。この点に関して、はんだごてを正しい極性でレギュレータに接続するために、まず冷たい状態と熱い状態ではんだごての抵抗を測定する必要があります。

コントローラ回路を図に示します。 2. ヒーターのスイッチが入った状態の持続時間は固定されており、4 ～ 6 秒になります。オフ状態の継続時間は、ヒーターの温度、はんだごての設計機能によって異なり、0 ～ 30 秒の範囲で調整できます。はんだ付けこて先の温度は常に上下に「揺れている」と考えられます。測定の結果、制御パルスの影響によるこて先の温度変化は XNUMX 度を超えないことがわかりました。これは、はんだごての設計の大きな熱慣性によって説明されます。

はんだごてチップ熱安定剤
米。 2.レギュレータ回路

レギュレーターの動作を考えてみましょう。整流器ブリッジＶＤ６、クエンチングコンデンサＣ４、Ｃ５、ツェナーダイオードＶＤ２、ＶＤ３、および平滑コンデンサＣ２に関する周知の方式に従って、制御ユニット電源が組み立てられる。ノード自体は、コンパレータを含む 6 つのオペアンプで組み立てられています。オペアンプ DA4 の非反転入力 (ピン 5) には、抵抗分圧器 R2R3 から例示的な電圧が印加されました。その反転入力 (ピン 2) は分圧器から電力を供給されます。分圧器の上アームは抵抗回路 R3 ～ R1.2 で構成され、下アームは VD1 ダイオードを介してオペアンプの入力に接続されています。

電源がオンになった瞬間、ヒーターの抵抗が減少し、オペアンプ DA1.2 の反転入力の電圧は非反転入力の電圧よりも低くなります。出力 (ピン 1) DA1.2 が正の最大電圧になります。 DA1.2 出力には、制限抵抗 R8、HL1 LED、およびフォトカプラ U1 に組み込まれた発光ダイオードで構成される直列回路が負荷されています。 HL1 LED はヒーターがオンになっていることを示し、フォトカプラの発光ダイオードが内蔵フォトトライアックを開きます。 VD7 ブリッジによって整流された 220 V の主電源電圧がヒーターに供給されます。ダイオード VD5 はこの電圧によって閉じられます。コンデンサ C1.2 を介した出力 DA6 からの高電圧レベルは、OU dA 1.1 の反転入力 (ピン 7) に影響を与えます。その出力 (ピン 1) で低電圧レベルが発生し、ダイオード VD6 と抵抗 R1.2 を介して、オペアンプ DA3 の反転入力の電圧が例示的な電圧よりも低くなります。これにより、このオペアンプの出力の電圧レベルが確実に高く維持され、この状態は微分回路 C7RXNUMX によって指定された時間安定したままになります。

コンデンサC3が充電されると、回路の抵抗器R7の両端の電圧が低下し、それが例示的な電圧を下回ると、オペアンプDA1の出力での電圧が低下します。 1 ロー信号レベルがハイに変化します。高い信号レベルはダイオード VD1 を閉じ、反転入力 DA1.2 の電圧は例示的なものよりも高くなり、オペアンプ DA1.2 の出力における高い信号レベルの変化につながります。をローに設定し、HL1 LED とフォトカプラ U1 をオフにします。フォトトライアックが閉じていると、VD7 ブリッジとはんだごてヒーターが主電源から切り離され、VD5 ダイオードが開いていると、オペアンプ DA1.2 の反転入力に接続されます。 HL1 LED の消灯は、ヒーターがオフになっていることを示します。

DA1.2 出力では、はんだごてのヒーターが冷却され、抵抗が DA1.2 スイッチングポイントまで低下するまで、低電圧レベルが維持されます。DA1 スイッチングポイントは、すでに述べたように、からの例示的な電圧によって設定されます。 R2R3分周器。その時点までに、コンデンサ C4 はダイオード VD1.2 を介して放電する時間があります。さらに、DA1 を切り替えた後、フォトカプラ U1 が再びオンになり、プロセス全体が繰り返されます。はんだごてヒーターの冷却時間が長くなり、はんだごて全体の温度が高くなり、はんだ付け時の熱消費量が少なくなります。コンデンサ CXNUMX は、ネットワークからの干渉と高周波干渉を軽減します。

42x37 mm のプリント基板は、片面箔コーティングされたグラスファイバー製です。その描画と要素の配置を図に示します。 3.

はんだごてチップ熱安定剤
米。 3.プリント回路基板の描画とその上の要素の位置

LED HL1、ダイオード VD1、VD4 - あらゆる低電力。ダイオード VD5 - 少なくとも 400 V の電圧に対応する任意のタイプ。ツェナーダイオード KS456A1 は、KS456A または最大許容電流が 12 mA を超える 100 V ツェナーダイオードに置き換えることができます。酸化物コンデンサ C3 の漏れをチェックする必要があります。抵抗計でコンデンサをチェックする場合、その抵抗は 2 MΩ より大きい必要があります。コンデンサ C4、C5 - 交流電圧 250 V の場合は輸入フィルム、電圧 73 V の場合は国産の K17-400 LM358P チップは LM393P に置き換え可能で、出力 DA8 (ピン 1) に直接接続されます。この場合、VD1.2 ダイオードは省略できます。

抵抗器 R6 の抵抗値は、使用可能なヒーターに基づいて選択する必要があります。冷間時のヒーター抵抗値より10%程度小さくする必要があります。調整抵抗器 R5 の抵抗値は、温度調整間隔が 100 を超えないように選択されます。 ^оC. これを行うには、冷たいはんだごてと十分に加熱したはんだごての抵抗の差を計算し、3,5 倍します。結果として得られる値は、抵抗器 R5 の抵抗値 (オーム単位) になります。抵抗タイプ - 任意のマルチターン。

組み立てたブロックは調整が必要です。抵抗器 R3 ～ R5 のチェーンは、2,2 kOhm と 200 ... 300 Ohm の 5 つの直列接続された可変抵抗またはトリマー抵抗によって一時的に置き換えられます。次に、はんだごてが接続されたユニットをネットワークに接続します。一時抵抗器のエンジンで目的の先端温度に達すると、デバイスはネットワークから切断されます。抵抗器をはんだ付けし、導入した部品の合計抵抗を測定します。得られた値から、以前に計算した抵抗値 R3 の半分を差し引きます。これは、固定抵抗器 R4、RXNUMX の合計抵抗値になります。固定抵抗器は、合計値に最も近いものから選択されます。この抵抗回路の切れ目にスイッチを配置できます。オフにすると、はんだごては連続加熱に切り替わります。

複数のはんだ付けモードにはんだごてが必要な場合は、スイッチといくつかの抵抗回路を異なるモードに配置することをお勧めします。例えば、軟半田用と普通半田用です。回路が壊れた場合 - 強制モード。使用するはんだごての電力は、KTs407A 整流器ブリッジ (0,5 A) と MOS3063 フォトカプラ (1 A) の電流制限によって制限されます。したがって、100 Wを超える電力のはんだごての場合は、より強力な整流器ブリッジを設置し、フォトカプラを必要な電力の光電子リレーに置き換える必要があります。

説明した装置とさまざまなはんだごての動作を比較したところ、大きな TCR を備えたセラミックヒーターを備えたはんだごてが最適であることがわかりました。カバーを取り外した、組み立てられたブロックの変形例の 4 つの外観を図に示します。 XNUMX.

はんだごてチップ熱安定剤
米。 4. 組み立てられたブロックのバリエーションの XNUMX つで、カバーが取り外された外観

安全性について思い出させます。特にセットアップする場合は注意してください。ユニットは 220 V の供給電圧からガルバニック絶縁されていません。

著者：L。エリザロフ

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