Stabilisateur thermique de pointe de fer à souder. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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L'auteur propose un dispositif reproductible pour maintenir la température optimale de la panne du fer à souder en mesurant la résistance du radiateur lors de déconnexions de courte durée du secteur.

Divers dispositifs de contrôle de la température des pannes de fer à souder ont été publiés à plusieurs reprises dans les pages de magazines d'ingénierie radio, utilisant le réchauffeur du fer à souder comme capteur de température et le maintenant à un niveau donné. Après un examen plus approfondi, il s'avère que tous ces régulateurs ne sont que des stabilisateurs de la puissance calorifique du radiateur. Bien sûr, ils donnent un certain effet : la panne brûle moins et le fer à souder ne surchauffe pas autant lorsqu'il repose sur le support. Mais c’est encore loin de contrôler la température de la piqûre.

Considérons brièvement la dynamique des processus thermiques dans un fer à souder. Sur la fig. 1 montre des graphiques de l'évolution de la température du radiateur et de la panne du fer à souder à partir du moment où le radiateur est éteint. Les graphiques montrent que dans les premières fractions de seconde, la différence de température est si grande et instable que la température du radiateur à ce moment ne peut pas être utilisée pour déterminer avec précision la température de la pointe, et c'est exactement ainsi que fonctionnent tous les contrôleurs publiés précédemment, dans lequel le radiateur est utilisé comme capteur de température. De la fig. Il ressort de la figure 1 que les courbes de dépendance de la température de la pointe et du chauffage au moment où il est éteint seulement après deux, et plus encore trois ou quatre secondes, convergent suffisamment pour interpréter la température du radiateur comme température de la pointe avec une précision suffisante. De plus, la différence de température devient non seulement faible, mais presque constante. Selon l'auteur, c'est le régulateur qui mesure la température du radiateur après un certain temps après son extinction, qui est capable de contrôler plus précisément la température de la pointe.

Riz. 1. Graphiques de changement de température du radiateur et de la panne du fer à souder à partir du moment où le radiateur est éteint

Il est intéressant de comparer les avantages d'un tel régulateur avec une station de soudage utilisant un capteur de température intégré à la panne à souder. Dans une station de soudage, un changement de température de la panne à souder provoque immédiatement une réaction dans le dispositif de commande, et l'augmentation de la température du radiateur est proportionnelle à la variation de température de la panne. L'onde de changement de température atteint la panne du fer à souder en 5...7 s. Lorsque la température de la panne d'un fer à souder conventionnel change, la vague de changement de température va de la panne au radiateur (avec des paramètres thermodynamiques proches - 5 ... 7 s). Sa centrale fonctionnera en 1...7 s (en fonction du seuil de température réglé) et augmentera la température du radiateur. L'onde inverse du changement de température atteindra la panne du fer à souder dans les mêmes 5...7 s. Il s'ensuit que le temps de réaction d'un fer à souder classique utilisant un élément chauffant comme capteur de température est 2 à 3 fois plus long que celui d'un fer à souder pour station de soudage avec un capteur de température intégré à la panne.

Évidemment, une station de soudage présente deux avantages principaux par rapport à un fer à souder qui utilise un élément chauffant comme capteur de température. Le premier (mineur) est un indicateur de température numérique. Le second est un capteur de température intégré au dard. Au début, l'indicateur numérique est tout simplement intéressant, puis la régulation continue quand même selon le principe « un peu plus, un peu moins ».

Un fer à souder utilisant un radiateur comme capteur de température présente les avantages suivants par rapport à une station de soudage :

- l'unité de contrôle n'encombre pas l'espace sur la table, car elle peut être intégrée dans un petit boîtier en forme d'adaptateur réseau ;
- moindre coût;
- l'unité de commande peut être utilisée avec presque tous les fers à souder domestiques ;
- facilité de répétition, faisable pour un radioamateur débutant.

Considérez les caractéristiques de conception des fers à souder de différentes conceptions et capacités. Le tableau montre les valeurs de résistance des éléments chauffants de divers fers à souder, où P_w - puissance du fer à souder, W ; R_K - résistance du réchauffeur du fer à souder à froid, Ohm ; R._r- - résistance chaude après trois minutes d'échauffement, Ohm. La différence entre ces températures montre que le TCS des radiateurs peut différer d'un facteur 50. Les fers à souder à TCR élevé sont équipés de radiateurs en céramique, bien qu'il existe des exceptions. Fers à souder avec un petit TKS - une conception obsolète avec des radiateurs nichrome. Il convient de noter séparément que dans certains fers à souder, une diode peut être intégrée - un capteur de température, et je suis tombé sur un fer à souder très intéressant : dans une polarité d'allumage du TCS, elle était positive et dans l'autre, elle était négative . À cet égard, la résistance du fer à souder doit d'abord être mesurée à froid et à chaud afin de le connecter au régulateur dans la bonne polarité.

Le circuit du contrôleur est illustré à la fig. 2. La durée de l'état de marche du chauffage est fixe et s'élève à 4...6 s. La durée de l'état d'arrêt dépend de la température du radiateur, des caractéristiques de conception du fer à souder et est réglable dans la plage de 0 à 30 s. On peut supposer que la température de la panne à souder « oscille » constamment de haut en bas. Les mesures ont montré que le changement de température de la panne sous l'influence des impulsions de commande ne dépasse pas un degré, ce qui s'explique par l'inertie thermique importante de la conception du fer à souder.

Riz. 2. Circuit régulateur

Considérez le fonctionnement du régulateur. Selon le schéma bien connu sur le pont redresseur VD6, les condensateurs d'extinction C4, C5, les diodes Zener VD2, VD3 et le condensateur de lissage C2, une alimentation de l'unité de commande est assemblée. Le nœud lui-même est assemblé sur deux amplis opérationnels, inclus par des comparateurs. À l'entrée non inverseuse (broche 3) de l'amplificateur opérationnel DA1.2, une tension exemplaire a été appliquée à partir du diviseur résistif R1R2. Son entrée inverseuse (broche 2) est alimentée par un diviseur dont le bras supérieur est constitué d'un circuit résistif R3-R5 et le bras inférieur d'un radiateur connecté à l'entrée de l'ampli opérationnel via une diode VD5.

Au moment de la mise sous tension, la résistance du radiateur est réduite et la tension à l'entrée inverseuse de l'ampli-op DA1.2 est inférieure à la tension à l'entrée non inverseuse. La sortie (broche 1) DA1.2 sera la tension positive maximale. La sortie DA1.2 est chargée d'un circuit série composé d'une résistance de limitation R8, d'une LED HL1 et d'une diode électroluminescente intégrée à l'optocoupleur U1. La LED HL1 signale que le chauffage est allumé et la diode électroluminescente de l'optocoupleur ouvre le phototriac intégré. La tension secteur de 7 V redressée par le pont VD220 est fournie au radiateur. La diode VD5 sera fermée par cette tension. Le niveau de haute tension de la sortie DA1.2 via le condensateur C6 affecte l'entrée inverseuse (broche 1.1) de l'OU dA 7. À sa sortie (broche 1), un niveau de tension faible se produit qui, à travers la diode VD6 et la résistance R1.2, réduira la tension à l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel DA3 en dessous de celle de l'exemple. Cela garantira que le niveau de tension à la sortie de cet ampli opérationnel reste élevé. Cet état reste stable pendant le temps spécifié par le circuit différenciateur C7RXNUMX.

Au fur et à mesure que le condensateur C3 se charge, la tension aux bornes de la résistance R7 du circuit chute, et lorsqu'elle devient inférieure à celle de l'exemple, à la sortie de l'ampli opérationnel DA1. 1 niveau de signal faible deviendra élevé. Un niveau de signal élevé fermera la diode VD1 et la tension à l'entrée inverseuse DA1.2 deviendra supérieure à celle de l'exemple, ce qui entraînera une modification du niveau de signal élevé à la sortie de l'ampli opérationnel DA1.2. à un niveau bas et éteignez la LED HL1 et l'optocoupleur U1. Un phototriac fermé déconnectera le pont VD7 et le chauffage du fer à souder du secteur, et une diode VD5 ouverte le connectera à l'entrée inverseuse de l'ampli opérationnel DA1.2. La LED HL1 éteinte indique que le chauffage est éteint.

À la sortie DA1.2, le niveau de tension bas sera maintenu jusqu'à ce que, suite au refroidissement du réchauffeur du fer à souder, sa résistance chute jusqu'au point de commutation DA1.2, réglé, comme mentionné ci-dessus, par la tension exemplaire de la Diviseur R1R2. Le condensateur C3 aura alors le temps de se décharger à travers la diode VD4. De plus, après avoir commuté DA1.2, l'optocoupleur U1 se rallumera et l'ensemble du processus sera répété. Le temps de refroidissement du radiateur du fer à souder sera d'autant plus long, plus la température de l'ensemble du fer à souder sera élevée et plus la consommation de chaleur pour le processus de soudage sera faible. Le condensateur C1 réduit les interférences et les interférences haute fréquence du réseau.

Le circuit imprimé de 42 x 37 mm est en fibre de verre recouverte d'un film sur une face. Son dessin et la disposition des éléments sont représentés sur la fig. 3.

Riz. 3. Dessin d'une carte de circuit imprimé et disposition des éléments dessus

LED HL1, diodes VD1, VD4 - toute faible consommation. Diode VD5 - tout type pour une tension d'au moins 400 V. Les diodes Zener KS456A1 sont remplaçables par KS456A ou une diode Zener 12 V avec un courant maximum admissible supérieur à 100 mA. L'étanchéité du condensateur à oxyde C3 doit être vérifiée. Lors de la vérification du condensateur avec un ohmmètre, sa résistance doit être supérieure à 2 MΩ. Condensateurs C4, C5 - film importé pour une tension alternative de 250 V ou domestique K73-17 pour une tension de 400 V. La puce LM358P est remplaçable par la LM393P directement sur la sortie DA8 (broche 1). Dans ce cas, la diode VD1.2 peut être omise.

La résistance de la résistance R6 doit être sélectionnée en fonction du chauffage disponible. Elle doit être inférieure d'environ 10 % à la résistance du radiateur à froid. La résistance de la résistance d'accord R5 est choisie de manière à ce que l'intervalle de réglage de la température ne dépasse pas 100 ^оC. Pour ce faire, calculez la différence entre les résistances d'un fer à souder froid et bien chauffé et multipliez-la par 3,5. La valeur résultante sera la résistance de la résistance R5 en ohms. Type de résistance - n'importe quel multitour.

Le bloc assemblé doit être ajusté. Une chaîne de résistances R3-R5 est temporairement remplacée par deux résistances variables ou ajustables connectées en série de 2,2 kOhm et 200 ... 300 Ohm. Ensuite, l'unité avec le fer à souder connecté est connectée au réseau. Après avoir atteint la température de pointe souhaitée avec les moteurs des résistances temporaires, l'appareil est déconnecté du réseau. Les résistances sont soudées et la résistance totale des pièces introduites est mesurée. De la valeur obtenue, soustrayez la moitié de la résistance R5 précédemment calculée. Ce sera la résistance totale des résistances fixes R3, R4, qui sont choisies parmi celles disponibles les plus proches de la valeur totale. Un interrupteur peut être placé dans la coupure de ce circuit résistif. Lorsqu'il est éteint, le fer à souder passe en chauffage continu.

Pour ceux qui ont besoin d'un fer à souder pour plusieurs modes de soudure, je propose de mettre un interrupteur et plusieurs circuits résistifs dans différents modes. Par exemple, pour la soudure tendre et pour la soudure normale. Lorsque le circuit est coupé - mode forcé. La puissance du fer à souder utilisé est limitée par la limite de courant du pont redresseur KTs407A (0,5 A) et de l'optocoupleur MOS3063 (1 A). Par conséquent, pour les fers à souder d'une puissance supérieure à 100 W, il est nécessaire d'installer un pont redresseur plus puissant, et de remplacer l'optocoupleur par un relais optoélectronique de la puissance requise.

La comparaison du fonctionnement de différents fers à souder avec le dispositif décrit a montré que les fers à souder dotés d'un élément chauffant en céramique avec un grand TCR sont les plus appropriés. L'apparence d'une des variantes du bloc assemblé avec le couvercle retiré est illustrée à la Fig. 4.

Riz. 4. Apparition d'une des variantes du bloc assemblé avec le couvercle retiré

Je vous rappelle la sécurité. Attention, notamment lors de la mise en place : l'appareil ne dispose pas d'isolation galvanique de la tension d'alimentation 220 V !

Auteur : L. Elizarov

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