Электропаяльник с термостабилизатором

И. КОНОПЛЛЕВ г. Красноярск

Монтаж легким и удобным паяльником, оснащенным термостабилизатором температуры жала, создает ощущение комфорта, обеспечивает точность и высокое качество работы. Промышленность выпускает подобные паяльники (например, “Термит”, “Колибри), но они недоступны большинству радиолюбителей. Ниже описан вариант самодельного любительского электропаяльника с термостабилизатором. близкого по характеристикам к заводским. Конструкция паяльника максимально упрощена для того, чтобы сделать его пригодным для повторения в условиях домашней мастерской Понадобятся самые простые слесарные инструменты, минимальней навык работы с ними и доступные материалы.

Термостабилиизатор паяльника — двупозиционный. Датчиком температуры жала служит хромель—алюмелевая термопара (градуировка ХА68). Температуру жала можно регулировать в пределах 120 320'С. Точность поддержания установленной температуры в течение восьми часов ~10...15 С Жало разогревается до рабочей температуры 260'С около 30 с. Напряжение питания нагревателя паяльника пульсирующее, 24 В, частотой 100 Гц. Максимальная мощность при разогревании — около 30 Вт.

Изготовление начинают с выбора подходящего сетевого трансформатора мощностью 35...60 Вт и напряжением на вторичной обмотке в пределах 24. 26 В. В предлагаемой конструкции использован трансформатор от магнитофона “Маяк 202” (220 В/24 В, 40 Вт) [1] Здесь уместно заметить, что питание паяльника от сети переменного тока без тоансформаторной гальванической развязки недопустимо в ряде практических случаев монтажа.

Второй важный шаг — приобретение или изготовление термопары. Годится любая термопара с термо-ЭДС не менее 15 мВ при температуре пламени спички и длиной выводов не менее 100 мм

Как показали эксперименты, хорошую термопару можно изготовить из стойки-токоподвода электрической лампы накаливания на 220 В мощностью 150 Вт и отрезка нихромовой проволоки такого же диаметра. Одна из таких термопар имела удельную термо-ЭДС 26 мкВ/К, Следует лишь заметить, что термопары из случайных материалов могут иметь существенный разброс удельной термо-ЭДС [2].

Концы отрезков заготовки будущей термопары укладывают вровень, туго скручивают между собой на 2—3 витка и на получившуюся скрутку плотно наматывают конец гибкого медного провода сечением не менее 1,5 мм². Второй конец провода подключают к зажиму источника тока 10... 15А напряжением 10...20 В. К второму зажиму источника таким же проводом подключают обломок графитового стержня от мягкого простого карандаша. Конец скрутки заготовки целесообразно покрыть слоем пасты из воды и буры или растолченного материала обмазки сварочного электрода. Провода должны быть возможно короче.

Включив источник и касаясь концом графитового стержня конца скрутки заготовки, оплавляют скрутку в возникающей электрической дуге так, чтобы на ней образовался маленький шарик — спай термопары. Можно изготовить термопару и без сварки — нужно только хорошо зачистить и плотно свить концы. Однако надежность и долговечность такой термопары заметно ниже.

Сборочный чертеж паяльника представлен на рис. 1. Паяльный стержень 1 изготовлен из отрезка длиной 50. ..60 мм медного провода ПВ диаметром 3,5 мм. Рабочий конец стержня обточен напильником до желаемой формы, на другом торце пропилен диаметральный паз, в который зачеканен спай термопары 6. Поверхность стержня нужно натереть бруском алюминия с каплей машинного масла — это значительно повысит стойкость стержня к окислению. 

Нагреватель 2 выполнен из нихромовой проволоки диаметром 0,35 мм, необходимая длина отрезка проволоки — около 1 м. Годится проволока диаметром 0,2...0,4 мм от спиралей для бытовых нагревательных приборов. Отобранный отрезок проволоки подключают к вторичной обмотке заготовленного трансформатора и оценивают мощность будущего нагревателя. Нагретая проволока в темноте должна слабо светиться; в намотанном нагревателе она будет раскаляться сильнее. При слишком сильном разогреве есть риск расплавления стеклянной теплоизоляции нагревателя и замыкания в обмотке. Подходящий интервал мощности паяльника — 15...20 Вт.

Перед намоткой нагревателя проволоку отжигают, раскалив током докрасна на 1 ...2 с, после чего она становится мягкой и покрывается слоем изолирующей окиси. Проволоку наматывают на стержень в два слоя. Слои изолируют от стержня и между собой Тонкой стеклотканью, стеклянной нитью или слюдой с использованием силикатного конторского клея.

К концам обмотки нагревателя 2 (рис. 1) описанным выше способом приварены выводы из медной проволоки диаметром 0,8 и длиной 100 мм. Выводы обмотки и термопары изолированы керамическими бусами (или обмоткой стеклянной нитью с клеем). Сверху на нагреватель помещена обмотка 5 асбестовой нити, которая фиксирует нагреватель 2 в трубчатом держателе 4 и уменьшает нагревание ручки паяльника.

Собранный узел стержень-нагреватель испытывают при постепенном прогревании током, превышение мощности сверх определенной ранее свидетельствует о наличии витковых замыканий в обмотке. Их можно попытаться устранить несколькими разогреваниями нагревателя током до красного каления. В случае неудачи необходимо перемотать нагреватель.

Держатель 4 изготовлен из двух полос листовой стали толщиной 0,2...0,5 мм. Лучший материал — хромоникелевая сталь, но в крайнем случае, годится жесть от консервных банок. Заготовку обжимают вокруг оправки диаметром 6 мм и подгоняют между собой так чтобы они, сложенные вместе вдоль, образовали цилиндр длиной 75 мм. Для уменьшения нагревания ручки в заготовках держателя просверлено несколько отверстий.

Ручку Ручку 7 изготавливают из папье-маше и покрывают эпоксидным клеем. На такую же оправку подходящего диаметра наматывают несколько слоев ленты из газетной бумаги, обильно Смазанной жидким клеем — столярным, казеиновым или крахмальным клейстером. Затем закладывают деталями столярным, казеиновым или крахмальным клейстером. Затем закладывают деталями держателя и наматывают следующие держателя и наматывают следующие слои бумаги до получения желаемой слои бумаги до получения желаемой толщины толщины и формы ручки. После высыхания бумага сильно усаживается, прочно фиксируя держатель.

Заготовку ручки обрабатывают напильником и наждачной бумагой и снимают со стержня. Для облегчения снятия следует использовать оправку с гладкой поверхностью и перед наложениением папьемаше покрыть ее слоем расплавленного парафина. Буртик на переднем конце ручки предохраняет пальцы от ожога и позволяет класть паяльник на стол без подставки.

К выводам нагревательного элемента 2 термопары К выводам нагревательного элемента 2 термопары 6 припаивают четырехпроводной кабель 8 с сечением проводников не менее 0,17мм Нагревательный элемент с кабелем вставляют в держатель и фиксируют короткой стальной пружиной 3, туго надетой на конец держателя.

Термостабилизатор паяльника (см. схему на рис. Термостабилизатор паяльника (см. схему на рис. 2) питается пульсирующим током с диодного моста VD2— VD5. Светодиод HL1 служит индикатором включения паяльника в сеть и одновременно формирует пульсирующий образцовый сигнал амплитудой около 2 В для компаратора напряжения, выполненного на ОУ DA1. Резистор R7 гасит излишек напряжения в цепи питания ОУ. Точка соединения светодиода HL1 и резистора R5 есть искусственная средняя точка измерительного узла, относительно которой на инвертирующий вход компаратора поступает термо-ЭДС спая В1, а на не инвертирующий вход — часть образцового напряжения с резистивного делителя R2R3R4.

По сравнению со скоростью изменения пульсирующего питающего напряжения переходные процессы в ОУ протекают намного быстрее, что позволяет рассматривать работу компаратора в течение питающего импульса по обычной модели Такое допущение справедливо для амплитуды питающих импульсов от единиц вольт до максимальное значение Осциллограммы одного полупериода  выходного сигнала, вырабатываемого компаратором, в упрощенном виде изображены на рис. 3.

Превышение напряжения на движке резистора Превышение напряжения на движке резистора R3 над термо-ЭДС относительно средней точки соответствует высокому уровню на выходе компаратора. По форме выходной сигнал

 компаратора практически повторяет питающее (рис. 3,а). В противном случае уровень сигнала на выходе компаратора близок к нулю.

Осциллограмма на рис. Осциллограмма на рис. 3,6 соответствует разности значений напряжения на входах компаратора, равной единицам и долям милливольта. Максимумы напряжения питания и образцового совпадают по времени. Поэтому в начале и конце импульса выходное напряжение компаратора близко к нулю, а в средней части он работает как дифференциальный усилитель с очень большим коэффициентом усиления. Поэтому ОУ К553УД1, а также некоторые другие с внутренней коррекцией, при этом возбуждаются, что и показывает осциллограмма. Зона самовозбуждения укорачивается с увеличением термо-ЭДС.

Импульсы самовозбуждения, продетектированные диодом Импульсы самовозбуждения, продетектированные диодом VD1, интегрируют цепь R8C1. Напряжение конденсатора С1 открывает транзистор VT1, в результате чего открывается и тринистор VS1. При этом нагреватель В2 паяльника включается. В отсутствие импульсов на выходе компаратора транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты, нагреватель выключен.

выключено. Фазоимпульсный режим может возникать только на время нескольких импульсов питающего напряжения.

Светодиод Светодиод HL2 служит индикатором наличия тока нагревания. При холодном паяльнике светодиод включен непрерывно, а при достижении рабочей температуры жала мигает с периодом в несколько секунд. Резистор R6 устраняет сильный “перекос” режима ОУ при обрыве цепи термопары. Резистор R13 предназначен для подключения паяльника к заземляющему проводу.

Термостабилизатор смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной Термостабилизатор смонтирован на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы представлен на рис. 4. Резистор R3 и светодиоды HL1 и HL2 припаяны со стороны печатных проводников и выведены на лицевую панель стабилизатора.

Резистор Резистор RЗ—СП4-1А, остальные— МЛТ. Вместо К553УД1 можно использовать практически любые ОУ; наиболее предпочтителен КР1408УД1, который не требует изменений схемы и печатной платы. При других вариантах замены ОУ следует обратить внимание на подборку резистора R7 — амплитудное значение напряжения питания микросхемы не должно превышать номинального паспортного для примененного ОУ.

Светодиоды АЛ341Г Светодиоды АЛ341Г (HL1) и АЛ341Б (HL2) можно заменить любыми подобными, а светодиод HL2 — миниатюрной лампой накаливания. Вместо светодиода HL1 можно использовать любой маломощный диод; в этом случае амплитуда импульсов образцового напряжения уменьшится до 0,2...0,6 В.

При увеличении напряжения питания, замене указанного на схеме светодиода При увеличении напряжения питания, замене указанного на схеме светодиода HL1 и применении термопары, отличной от хромель-алюмелевой, следует рассчитать или подобрать номиналы резисторов R1—R5. При максимальной амплитуде питающих импульсов напряжение в точке соединения резисторов R4 и R5 должна быть приблизительно равно половине напряжения питания ОУ. Ток через светодиод HL1 не должен превышать номинального.

Вместо диода КД1ОЗА Вместо диода КД1ОЗА (VD 1) подойдет любой из этой серии или любой другой маломощный выпрямительный диод. Транзистор ГТ404Ж (VT1) заменим любым п-р-п транзистором с импульсным током коллектора более 100 мА и напряжением коллектор-эмиттер, превышающим амплитудное значение напряжения питания устройства. 

РАДИОN2,1995г.

Рефераты