Оптимальна температура жала електропаяльника - найважливіша умова отримання якісної пайки. У радіоаматорський практиці це має особливе значення, так як при монтажі радіотехнічного пристрою конструктору доводиться користуватися одним і тим же паяльником зі змінними жалами, істотно відмінними за своїми теплотехнічними характеристиками. Використання різних припоїв, марки яких часто невідомі, теж вимагає експериментального підбору температури жала паяльника. Автор статті аналізує ефективність регуляторів потужності, знайомих радіоаматорам з публікацій у нашому журналі, та пропонує для повторення свій варіант регулятора температури нагрівання паяльника - цифровий.
Спосіб керування нагріванням паяльника [1], коли його потужність регулюється тільки у неробочому стані (паяльник знаходиться на підставці), а в робочому потужність становить 100%, дає позитивні результати лише при несменяемом жалі. Аматорська практика показує, що хороших результатів можна домогтися роздільним оперативним регулюванням потужності паяльника в робочому і черговому режимах. Такий спосіб навіть краще однорежимной точної стабілізації температури жала, оскільки дозволяє знаходити компроміс між постійним підтриманням паяльника в стані готовності протягом багатьох годин і зносом робочої частини жала через розчинення міді в припої.
В даний час встановився певний, "радіоаматорський стандарт" регулятори середньої потужності для теплових приладів [2]. Суть його полягає в те, що регулювання здійснюється за широтно-імпульсним методом, з відкриванням силового тріністора або симістора в моменти, близькі до переходу мережевого напруги через "нуль". Його часто називають методом "безшумного регулювання". Використання мікросхем КМОП дає просте схемотехнічне рішення для формування широтно-імпульсного сигналу. До його недоліків можна віднести хіба що нечіткість роботи генератора в крайніх положеннях движка резистора задаючого і необхідність розмітки шкали потужності. Від цих недоліків вільно пристрій [13], в якому застосований цифровий принцип формування широтно-імпульсного сигналу. Він особливо зручний при формуванні многорежимного управління потужністю паяльника, оскільки не містить елементів, що вимагають настройки при перемиканні режимів.
Схема такого варіанту цифрового регулятора потужності паяльника наведена на рис. 1. В якості базового рішення використаний симісторний регулятор, описаний в [4]. Джерело живлення мікросхем додано світлодіод, що сигналізує про включення пристрою в мережу. Це додавання виявилося як би "безкоштовним* - світлодіод живиться полуволной мережевого струму, перезаряжающего гасить конденсатор С1, безпосередньо для живлення пристрою не використовується. Середній струм, поточний через світлодіод" не перевищує 15 мА. При зміні полярності практично всі зворотне напруга, рівна за значенням сумі напруг стабілізації стабілітрона VDЗ і прямого падіння напруги на діоді VD2, прикладена до диоду VD1, зворотне опір якого істотно більше, ніж у світлодіода.
(натисніть для збільшення)
Якщо пристрій передбачається експлуатувати при підвищеній температурі, збільшує зворотний струм діода VD1, для захисту світлодіода від зворотного напруги його можна зашунтувати резистором опором 1...3 кОм.
Транзистор VT1 використовується для виділення моменту переходу мережевої напруги через "нуль". Діод VD4 захищає емітерний перехід цього транзистора від напівхвилі зворотної напруги. Транзистор VT2 інвертує сигнал, що знімається з колектора транзистора VT1, збільшує крутизну фронту, що дозволяє подавати його безпосередньо на вхід СN десяткового лічильника DD1 без будь-яких додаткових формувачів.
Фронт лічильного імпульсу на вході мікросхеми формується в кінці кожного позитивного (щодо нижнього за схемою мережевого проводу) напівперіоду напруги мережі. При цьому на виходах 0-9 лічильника, має вбудований дешифратор, з'являється "біжить* сигнал високого рівня (лог. 1). Коли сигнал такого рівня виникає на виході 9 (висновок 11) лічильника, RS-тригер, зібраний на елементах DD2.1, DD2.2, встановлюється в стан з високим рівнем на виведення 10 елемента DD2.1, який забороняє роботу генератора імпульсів запуску симістора VS1. Генератор виконаний на елементах DD2.3, DD2.4. В такому стані навантаження регулятора знеструмлена. Включення навантаження в мережу відбудеться після перемикання RS-тригера на протилежне стан сигналом високого рівня на виводі 8 елемента DD2.1.
Момент приходу імпульсу включення навантаження відносно імпульсу вимикання визначається за номером виходу лічильника, підключеного до висновку 8 елемента DD2.1. Таким чином, потужність, що підводиться до паяльнику в робочому режимі і режимі очікування, визначає положення контактів перемикачів ЅА1 і ЅА2 відповідно. Зміна режимів відбувається перемикачем SF1 при натисканні на його кнопку коромислом, утримує паяльник на підставці. В обох режимах потужність від 10 до 100 % з кроком 10 % встановлюють перемикачами ЅА1 і ЅА2. Резистор R7 усуває невизначеність сигналу на виводі 8 елемента DD2.1 при перемиканнях.
У робочих періодах мережі генератор імпульсів запуску симістора \/S1 працює безперервно, що дозволяє включати симистор з активним навантаженням потужністю 60 Вт при напрузі мережі близько 20 Ст. Візуально оцінити відносну потужність, віддається в навантаження, можна по світіння індикатора НL2. Хоча через нього і проходять імпульси струму керуючого електрода симістора значенням в кілька десятків міліампер, середній струм складає одиниці міліампер. Оскільки на вихід регулятора постійна складова сигналу близька до нуля, при певних обмеженнях ним можна управляти потужністю низьковольтних паяльників, включаються в мережу через понижуючий трансформатор. Обмеження пов'язані з особливістю роботи трансформатора. Якщо навантаження трансформатора відключена., до виходу регулятора виявляється підключеної високодобротна котушка індуктивності, на якій виникають викиди напруги, практично рівні подвоєному амплітудному напрузі живлення - близько 600 У. Такий режим вкрай небажаний, тому для забезпечення схоронності регулятора при випадкових перемиканнях навантаження вихід регулятора зашунтирован варистором R11 з точкою зламу характеристики 350...300 У. Але якщо регулятор буде використовуватися тільки з активним навантаженням, варистор можна виключити.
Друге обмеження, пов'язані з перехідними процесами в трансформаторах обумовлених їх низькою робочою частотою. При включенні трансформатора в мережу (навіть при нульовому напрузі) перший напівперіод витрачається на первинне намагнічування магнітопроводу, що супроводжується підвищеним струмом первинної обмотки. Наприклад, для популярного паяльника ЭПСН 25/24 (ГОСТ 7219-83), підключеного до мережі через трансформатор, амплітуда імпульсу струму склала 2,5 А, що в 12 разів більше, ніж в сталому режимі. Значення амплітуди струму другого напівперіоду перевищувало стале значення приблизно
на 50 %, а для третього напівперіоду - близько 10 %. Отже, включати навіть навантажений трансформатор бажано якомога рідше. Цим обумовлено використання для регулювання потужності цілого числа повних періодів, що, з одного боку, забезпечує близьке до нульового значення постійної складової, а з іншого - компроміс між тепловою інерційністю навантаження, легкістю реалізації і зменшенням числа комутацій навантаження в одиницю часу.
У свій час нашої промисловістю випускалися низьковольтні паяльники, що живляться від мережі через гасить конденсатор, вбудований в пластмасовий корпус, близький за розмірами до трансформаторному блоку такої ж потужності. Ці паяльники підключати до регулятору не можна. А якщо таке все ж трапиться, від виходу з ладу регулятор захистить плавкий запобіжник FU1.
Зовнішній вид регулятора показаний на рис. 2, а компонування і монтаж його деталей - на рис. 3. Конструктивно він виконаний у вигляді підставки під паяльник (використаний пластмасовий корпус від уніфікованого блоку живлення побутової радіоапаратури), Велика частина деталей розміщена і змонтована на універсальній друкованій платі.
Паяльник кладуть на дві металеві стійки, підставки, зігнуті зі сталевою дроту діаметром 2,5 мм. Носова стійка рухлива, її коромисло механічно пов'язано з натискної кнопки перемикача SF1 (МП 1-1). Вимикач ЗВ1 (натискного типу від настільної лампи), перемикачі ЅА1,ЅА2 (мп н-1) і світлодіоди НL1,HL2 винесені на верхню панель пристрою. Оскільки положення контактів перемикачів ЅА1 і ЅА2 однозначно визначає потужність, що віддається в навантаження, світлодіод HL2 потрібен тільки для загального контролю працездатності пристрою, тому його при бажанні можна виключити.
Якщо придбання малогабаритних багатопозиційних перемикачів важко, їх замінюють гніздовий частиною дворядного багатоконтактного роз'єму, використовуючи як рухомого контакту одиночну штиркової частина, припаявши до неї тонкий гнучкий провід. Щоб уникнути контакту з мережею живлення, краще застосувати роз'єм з утопленими гніздами, а в розрив ланцюга рухомого контакту перемикача SF1 включити резистор опором 91 ...100 кОм.
Регулятор розрахований на потужність навантаження до 150 Вт, тому симистор може працювати без тепловідводу. Щоб зменшити габарити і полегшити компонування деталей пристрою, можна застосувати мініатюрний симистор МС-106 в пластмасовому корпусі, встановлений на алюмінієвий прапорцевий радіатор тепловідведення з площею поверхні 10 см2.
Література
Автор: П. Полянський, р. Москва