Для того, чтобы получить качественную и красивую пайку требуется правильно подобрать мощность паяльника и обеспечить определенную температуру его жала в зависимости от марки применяемого припоя . Предлагаю несколько схем самодельных тиристорных регуляторов температуры нагрева паяльника, которые с успехом заменят многие промышленные несравнимые по цене и сложности.

Внимание, ниже приведенные тиристорные схемы регуляторов температуры гальванически не развязаны с эклектической сетью и прикосновение к токоведущим элементам схемы опасно для жизни!

Для регулировки температуры жала паяльника применяют паяльные станции, в которых в ручном или автоматическом режиме поддерживается оптимальная температура жала паяльника. Доступность паяльной станции для домашнего мастера ограничена высокой ценой. Для себя я вопрос по регулированию температуры решил, разработав и изготовив регулятор с ручной плавной регулировкой температуры. Схему можно доработать для автоматического поддержания температуры, но я не вижу в этом смысла, да и практика показала, вполне достаточно ручной регулировки, так как напряжение в сети стабильно и температура в помещении тоже.

Классическая тиристорная схема регулятора

Классическая тиристорная схема регулятора мощности паяльника не соответствовала одному из главных моих требований, отсутствию излучающих помех в питающую сеть и эфир. А для радиолюбителя такие помехи делают невозможным полноценно заниматься любимым делом. Если схему дополнить фильтром, то конструкция получится громоздкой. Но для многих случаев использования такая схема тиристорного регулятора может с успехом применяться, например, для регулировки яркости свечения ламп накаливания и нагревательных приборов мощностью 20-60вт. Поэтому я и решил представить эту схему.

Для того, что понять как работает схема, остановлюсь подробнее на принципе работы тиристора. Тиристор, это полупроводниковый прибор, который либо открыт, либо закрыт. чтобы его открыть, нужно на управляющий электрод подать положительное напряжение 2-5 В в зависимости от типа тиристора, относительно катода (на схеме обозначен k). После того, как тиристор открылся (сопротивление межу анодом и катодом станет равно 0), закрыть его через управляющий электрод не возможно. Тиристор будет открыт до тех пор, пока напряжение межу его анодом и катодом (на схеме обозначены a и k) не станет близким к нулевому значению. Вот так все просто.

Работает схема классического регулятора следующим образом. Сетевое напряжение переменного тока подается через нагрузку (лампочку накаливания или обмотку паяльника), на мостовую схему выпрямителя, выполненную на диодах VD1-VD4. Диодный мост преобразует переменное напряжение в постоянное, изменяющееся по синусоидальному закону (диаграмма 1). При нахождении среднего вывода резистора R1 в крайнем левом положении, его сопротивление равно 0 и когда напряжение в сети начинает увеличиваться, конденсатор С1 начинает заряжаться. Когда С1 зарядится до напряжения 2-5 В, через R2 ток пойдет на управляющий электрод VS1. Тиристор откроется, закоротит диодный мост и через нагрузку пойдет максимальный ток (верхняя диаграмма).

При повороте ручки переменного резистора R1, его сопротивление увеличится, ток заряда конденсатора С1 уменьшится и надо будет больше времени, чтобы напряжение на нем достигло 2-5 В, по этому тиристор уже откроется не сразу, а спустя некоторое время. Чем больше будет величина R1, тем больше будет время заряда С1, тиристор будет открываться позднее и получаемая мощность нагрузкой будет пропорционально меньше. Таким образом, вращением ручки переменного резистора, осуществляется управление температурой нагрева паяльника или яркостью свечения лампочки накаливания.

Выше приведена классическая схема тиристорного регулятора выполненная на тиристоре КУ202Н. Так как для управления этим тиристором нужен больший ток (по паспорту 100 мА, реальный около 20 мА), то уменьшены номиналы резисторов R1 и R2, а R3 исключен, а величина электролитического конденсатора увеличена. При повторении схемы может возникнуть необходимость увеличения номинала конденсатора С1 до 20 мкФ.

Простейшая тиристорная схема регулятора

Вот еще одна самая простая схема тиристорного регулятора мощности, упрощенный вариант классического регулятора. Количество деталей сведено к минимуму. Вместо четырех диодов VD1-VD4 используется один VD1. Принцип работы ее такой же, как и классической схемы. Отличаются схемы только тем, что регулировка в данной схеме регулятора температуры происходит только по положительному периоду сети, а отрицательный период проходи через VD1 без изменений, поэтому мощность можно регулировать только в диапазоне от 50 до 100%. Для регулировки температуры нагрева жала паяльника большего и не требуется. Если диод VD1 исключить, то диапазон регулировки мощности станет от 0 до 50%.

Если в разрыв цепи от R1 и R2 добавить динистор, например КН102А, то электролитический конденсатор С1 можно будет заменить на обыкновенный емкостью 0,1 mF. Тиристоры для выше приведенных схем подойдут, КУ103В, КУ201К (Л), КУ202К (Л, М, Н), рассчитанные на прямое напряжение более 300 В. Диоды тоже практически любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В.

Приведенные выше схемы тиристорных регуляторов мощности с успехом можно применять для регулирования яркости свечения светильников, в которых установлены лампочки накаливания . Регулировать яркость свечения светильников, в которых установлены энергосберегающие или светодиодные лампочками, не получится, так как в таких лампочках вмонтированы электронные схемы, и регулятор просто будет нарушать их нормальную работу. Лампочки будут светить на полную мощность или мигать и это может даже привести к преждевременному выходу их из строя.

Схемы можно применять для регулировки при питающем напряжении в сети переменного тока 36 В или 24 В. Нужно только на порядок уменьшить номиналы резисторов и применить тиристор, соответствующий нагрузке. Так паяльник мощностью 40 Вт при напряжении 36 В будет потреблять ток 1,1 А.

Тиристорная схема регулятора не излучающая помехи

Главное отличие схемы представляемого регулятора мощности паяльника от выше представленных, это полное отсутствие радиопомех в электрическую сеть, так как все переходные процессы происходят во время, когда напряжение в питающей сети равно нулю.

Приступая к разработке регулятора температуры для паяльника, я исходил из следующих соображений. Схема должна быть простой, легко повторяемой, комплектующие должны быть дешевыми и доступными, высокая надежность, габариты минимальными, КПД близок к 100%, отсутствие излучающих помех, возможность модернизации.

Работает схема регулятора температуры следующим образом. Напряжение переменного тока от питающей сети выпрямляется диодным мостом VD1-VD4. Из синусоидального сигнала получается постоянное напряжение, изменяющееся по амплитуде как половина синусоиды с частотой 100 Гц (диаграмма 1). Далее ток проходит через ограничительный резистор R1 на стабилитрон VD6, где напряжение ограничивается по амплитуде до 9 В, и имеет уже другую форму (диаграмма 2). Полученные импульсы заряжают через диод VD5 электролитический конденсатор С1, создавая питающее напряжение около 9 В для микросхем DD1 и DD2. R2 выполняет защитную функцию, ограничивая максимально возможное напряжение на VD5 и VD6 до 22 В, и обеспечивает формирование тактового импульса для работы схемы. С R1 сформированный сигнал подается еще на 5 и 6 выводы элемента 2ИЛИ-НЕ логической цифровой микросхемы DD1.1, которая инвертирует поступающий сигнал и преобразовывает в короткие импульсы прямоугольной формы (диаграмма 3). С 4 вывода DD1 импульсы поступают на 8 вывод D триггера DD2.1, работающего в режиме RS триггера. DD2.1 тоже, как и DD1.1 выполняет функцию инвертирования и формирования сигнала (диаграмма 4).

Обратите внимание, что сигналы на диаграмме 2 и 4 практически одинаковые, и казалось, что можно сигнал с R1 подавать прямо на 5 вывод DD2.1. Но исследования показали, что в сигнале после R1 находится много приходящих из питающей сети помех и без двойного формирования схема работала не стабильно. А ставить дополнительно LC фильтры, когда есть свободные логические элементы не целесообразно.

На триггере DD2.2 собрана схема управления регулятора температуры паяльника и работает она следующим образом. На вывод 3 DD2.2 с вывода 13 DD2.1 поступают прямоугольные импульсы, которые положительным фронтом перезаписывают на выводе 1 DD2.2 уровень, который в данный момент присутствует на D входе микросхемы (вывод 5). На выводе 2 сигнал противоположного уровня. Рассмотрим работу DD2.2 подробно. Допустим на выводе 2, логическая единица. Через резисторы R4, R5 конденсатор С2 зарядится до напряжения питания. При поступлении первого же импульса с положительным перепадом на выводе 2 появится 0 и конденсатор С2 через диод VD7 быстро разрядится. Следующий положительный перепад на выводе 3 установит на выводе 2 логическую единицу и через резисторы R4, R5 конденсатор С2 начнет заряжаться.

Время заряда определяется постоянной времени R5 и С2. Чем величина R5 больше, тем дольше будет заряжаться С2. Пока С2 не зарядится до половины питающего напряжения на выводе 5 будет логический ноль и положительные перепады импульсов на входе 3 не будут изменять логический уровень на выводе 2. Как только конденсатор зарядится, процесс повторится.

Таким образом, на выходы DD2.2 будет проходить только заданное резистором R5 количество импульсов из питающей сети, и самое главное, перепады этих импульсов будут происходить, во время перехода напряжения в питающей сети через ноль. Отсюда и отсутствие помех от работы регулятора температуры.

С вывода 1 микросхемы DD2.2 импульсы подаются на инвертор DD1.2, который служить для исключения влияния тиристора VS1 на работу DD2.2. Резистор R6 ограничивает ток управления тиристором VS1. Когда на управляющий электрод VS1 подается положительный потенциал, тиристор открывается и на паяльник подается напряжение. Регулятор позволяет регулировать мощность паяльника от 50 до 99%. Хотя резистор R5 переменный, регулировка за счет работы DD2.2 нагрева паяльника осуществляется ступенчато. При R5 равному нулю, подается 50% мощности (диаграмма 5), при повороте на некоторый угол уже 66% (диаграмма 6), далее уже 75% (диаграмма 7). Таким образом, чем ближе к расчетной мощности паяльника, тем плавне работает регулировка, что позволяет легко отрегулировать температуру жала паяльника. Например, паяльник 40 Вт, можно будет настроить на мощность от 20 до 40 Вт.

Конструкция и детали регулятора температуры

Все детали тиристорного регулятора температуры размещены на печатной плате из стеклотекстолита. Так как схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью, плата помещена в небольшой пластмассовый корпус бывшего адаптера с электрической вилкой. На ось переменного резистора R5 надета ручка из пластмассы. Вокруг ручки на корпусе регулятора, для удобства регулирования степени нагрева паяльника, нанесена шкала с условными цифрами.

Шнур, идущий от паяльника, припаян непосредственно к печатной плате. Можно сделать подключение паяльника разъемным, тогда будет возможность подключать к регулятору температуры другие паяльники. Как это ни удивительно, но ток, потребляемый схемой управления регулятора температуры, не превышает 2 мА. Это меньше, чем потребляет светодиод в схеме подсветки выключателей освещения. Поэтому принятия специальных мер по обеспечению температурного режима устройства не требуется.

Микросхемы DD1 и DD2 любые 176 или 561 серии. Советский тиристор КУ103В можно заменить, например, современным тиристором MCR100-6 или MCR100-8, рассчитанные на ток коммутации до 0,8 А. В таком случае можно будет управлять нагревом паяльника мощностью до 150 Вт. Диоды VD1-VD4 любые, рассчитанные на обратное напряжение не менее 300 В и ток не менее 0,5 А. Отлично подойдет IN4007 (Uоб=1000 В, I=1 А). Диоды VD5 и VD7 любые импульсные. Стабилитрон VD6 любой маломощный на напряжение стабилизации около 9 В. Конденсаторы любого типа. Резисторы любые, R1 мощностью 0,5 Вт.

Регулятор мощности настраивать не требуется. При исправных деталях и без ошибок монтажа заработает сразу.

Схема разработана много лет назад, когда компьютеров и тем более лазерных принтеров не было в природе и поэтому чертеж печатной платы я делал по дедовской технологии на диаграммной бумаге с шагом сетки 2,5 мм. Затем чертеж приклеивал клеем «Момент» на плотную бумагу, а саму бумагу к фольгированному стеклотекстолиту. Далее сверлились отверстия на самодельном сверлильном станке и руками вычерчивались дорожки будущих проводников и контактные площадки для пайки деталей.

Чертеж тиристорного регулятора температуры сохранился. Вот его фотография. Изначально выпрямительный диодный мост VD1-VD4 был выполнен на микросборке КЦ407, но после того, как два раза микросборку разорвало, заменил ее четырьмя диодами КД209.

Как снизить уровень помех от тиристорных регуляторов

Для уменьшения помех излучаемых тиристорным регуляторами мощности в электрическую сеть применяют ферритовые фильтры, представляющие собой ферритовое кольцо с намотанными витками провода. Такие ферритовые фильтры можно встретить во всех импульсных блоках питания компьютеров, телевизоров и в других изделиях. Эффективным, подавляющим помехи ферритовым фильтром можно дооснастить любой тиристорный регулятор. Достаточно пропустить провод подключения к электрической сети через ферритовое кольцо.

Устанавливать ферритовый фильтр нужно как можно ближе к источнику помехи, то есть к месту установки тиристора. Ферритовый фильтр можно размещать как внутри корпуса прибора, так и с внешней его стороны. Чем больше витков, тем лучше ферритовый фильтр будет подавлять помехи, но достаточно и просто продеть сетевой провод через кольцо.

Ферритовое кольцо можно взять с интерфейсных проводов компьютерной техники, мониторов, принтеров, сканеров. Если Вы обратите внимание на провод, соединяющий системный блок компьютера с монитором или принтером, то заметите на проводе цилиндрическое утолщение изоляции. В этом месте находится ферритовый фильтр высокочастотных помех.

Достаточно ножиком разрезать пластиковую изоляцию и извлечь ферритовое кольцо. Наверняка у Вас или Ваших знакомых найдется не нужный интерфейсный кабель от струйного принтера или старого кинескопного монитора.

Типичной проблемой при работе с паяльником является обгорание жала. Связано это с его большим нагревом. Во время работы паяльные операции требуют неодинаковой мощности, поэтому приходится использовать паяльники с разной мощностью. Для защиты устройства от перегрева и скорости изменения мощности лучше всего применять паяльник с регулировкой температуры. Это позволит за считаные секунды изменить параметры работы и продлить срок эксплуатации устройства.

История происхождения

Паяльник - это инструмент, предназначенный для передачи тепла материалу при соприкосновении с ним. Прямое его назначение - создание неразъемного соединения посредством расплавления припоя.

До начала XX века существовали два типа паяльных приспособлений: газовый и медный. В 1921 году изобретатель из Германии Эрнст Сакс изобрёл и зарегистрировал патент на паяльник, нагрев которого происходил под действием электрического тока. В 1941 году Карл Уэллер запатентовал инструмент трансформаторного вида, напоминающего формой пистолет. Пропуская через свой наконечник ток, он быстро нагревался.

Через двадцать лет этот же изобретатель предложил использовать термоэлемент в паяльнике для контроля температуры нагрева. В конструкцию входили спрессованные друг с другом две металлические пластинки с разным тепловым расширением. С середины 60-х годов из-за развития полупроводниковых технологий паяльный инструмент стал выпускаться импульсного и индукционного типа работы.

Виды паяльников

Основное различие паяльных устройств заключается в их максимальной мощности, от которой зависит и температура нагрева. Кроме этого, электрические паяльники разделяются по значению питающего их напряжения. Они выпускаются как для сети переменного напряжения 220 вольт, так и постоянного его значения разной величины. Разделение паяльников происходит также по виду и принципу действия.

По принципу работы бывают:

• нихромовые;
• керамические;
• импульсные;
• индукционные;
• термовоздушные;
• инфракрасные;
• газовые;
• открытого типа.

По виду они бывают стержневые и молотковые. Первые предназначены для точечного нагрева, а вторые для прогрева определённой площади.

Принцип работы

Большинство приборов в основе работы используют преобразование электрической энергии в тепловую. Для этого во внутренней части устройства располагается нагревательный элемент. Но некоторые типы устройства просто нагреваются на огне или используют подожжённый направленный поток газа.

В нихромовых устройствах используется проволочная спираль, через которую пропускается ток. Спираль располагается на диэлектрике. Нагреваясь, спираль передаёт тепло медному жалу. Температура нагрева регулируется термодатчиком, который при достижении определённого значения нагрева отсоединяет спираль от электрической линии, а при остывании опять подключает её к ней. Термодатчиком является не что иное, как термопара.

В керамических паяльниках в качестве нагревателей используются стержни. Регулировка в них чаще всего осуществляется методом понижения величины напряжения подающегося на керамические стержни.

Индукционное оборудование работает за счёт индуктора. Жало покрывается ферромагнетиком. С помощью катушки наводится магнитное поле и появляются в проводнике токи, приводящие к нагреву жала. При работе наступает такой момент, что жало теряет свои магнитные свойства, нагрев останавливается, а при остывании свойства возвращаются и нагрев восстанавливается.

Работа импульсных паяльников основана на использовании высокочастотного трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора имеет несколько витков, выполненных из толстого провода, концы которого и являются нагревателями. Частотный преобразователь увеличивает частоту входного сигнала, который снижается на трансформаторе. Регулировка нагрева происходит при помощи регулировки мощности.

Термовоздушный паяльник, или, как его называют, термофен, при работе использует горячий воздух, который нагревается при прохождении через спираль, выполненную из нихрома. Температуру в нём можно регулировать как снижением величины напряжения подаваемого на проволоку, так и изменением потока воздуха.

Одним из видов паяльников стали устройства, использующие инфракрасное излучение. В основе их работы лежит процесс нагрева излучением с длиной волны до 10 мкм. Для регулирования применяется сложный узел управления, изменяющий как длину волны, так и её интенсивность.

Газовые представляют собой обычные горелки, вместо жала использующие сопла разного диаметра. Управление температурой практически невозможно, кроме изменения интенсивности выхода газа с помощью заслонки.

Понимая принцип работы паяльника, можно не только осуществить его ремонт своими руками, но и доработать его конструкцию, например, сделать его регулируемым.

Устройства для регулировки

Цена паяльников с регулировкой температуры превышает цену обыкновенных устройств в несколько раз. Поэтому в некоторых случаях есть смысл купить хороший обыкновенный паяльник, а регулятор выполнить самому. Таким образом, управление паяльным оборудованием выполняется двумя способами контроля:

• мощностью;
• температурой.

Контроль температуры позволяет достичь более точных показателей, но реализовать проще управление мощностью. При этом регулятор можно выполнить независимым и подключать к нему различные приборы.

Универсальный стабилизатор

Паяльник с терморегулятором можно изготовить, используя заводского исполнения диммер или сконструировать по его аналогии самостоятельно. Диммер — это регулятор, с помощью которого изменяется мощность, подводимая к паяльнику. В сети 220 вольт протекает ток переменной величины с синусоидальной формой. Если этот сигнал обрезать, то на паяльник будет подаваться уже искажённая синусоида, а значит, изменится и величина мощности. Для этого перед нагрузкой в разрыв включается устройство, которое пропускает ток только в момент достижения сигналом определённой величины.

Диммеры различают по принципу действия. Они могут быть:

• аналоговыми;
• импульсными;
• комбинированными.

Схема диммера реализуется с использованием различных радиокомпонентов : тиристоров, симисторов, специализированных микросхем. Самая несложная модель диммера выпускается с механической ручкой регулятора. Принцип действия модели основан на изменении сопротивления в цепи. По сути, это тот же самый реостат. Диммеры на симисторах обрезают передний фронт входного напряжения. Контроллеры используют в своей работе сложную электронную схему понижения напряжения.

Самостоятельно выполнить диммер проще, используя для этого тиристор. Для схемы не понадобятся дефицитные детали , и собирается она простым навесным монтажом.

Работа устройства основана на способности открывания тиристора в моменты времени при подаче сигнала на его управляющий вывод. Входной ток, поступая на конденсатор через цепочку резисторов, заряжает его. При этом динистор открывается и пропускает через себя кратковременно ток, поступающий на управление тиристора. Конденсатор разряжается и тиристор закрывается. При следующем цикле всё повторяется. Изменяя сопротивление цепи, регулируется длительность заряда конденсатора, а значит и время открытого состояния тиристора. Таким образом, устанавливается время, в течение которого паяльник подключается к сети 220 вольт.

Простой терморегулятор

Используя в качестве основы стабилитрон TL431, можно собрать простой терморегулятор своими руками. Такая схема состоит из недорогих радиокомпонентов и практически не нуждается в настройке.

Стабилитрон VD2 TL431 включён по схеме компаратора с одним входом. Величина требуемого напряжения определяется делителем, собранным на резисторах R1-R3. В качестве R3 используется термистор, свойство которого заключается в уменьшении сопротивления при нагреве. С помощью R1 устанавливается значение температуры, при котором устройство отключает паяльник от питания.

При достижении на стабилитроне значения сигнала, превышающего 2,5 вольта, он пробивается, и через него поступает питание на коммутационное реле K1. Реле подаёт сигнал на управляющий вывод симистора и паяльник включается. При нагреве сопротивление термодатчика R3 уменьшается. Напряжение на TL431 опускается ниже сравниваемого и цепь питания симистора разрывается.

Для паяльного инструмента мощностью до 200 Вт симистор можно использовать без радиатора. В качестве реле подойдёт РЭС55А с рабочим напряжением 12 вольт.

Повышение мощности

Случается так, что возникает потребность не только уменьшить мощность паяльного оборудования, но и наоборот, увеличить. Смысл идеи заключается в том, что можно использовать напряжение, возникающее на сетевом конденсаторе, значение которого составляет 310 вольт. Обусловлено это тем, что сетевое напряжение имеет амплитудное значение больше чем его эффективное в 1,41 раза. Из этого напряжения формируются импульсы прямоугольной амплитуды.

Меняя коэффициент заполнения, можно управлять эффективным значением импульсного сигнала от нуля до 1,41 от эффективного значения входного напряжения. Таким образом, мощность нагрева паяльника будет изменяться от нуля до удвоенной номинальной мощности.

Входная часть представляет собой стандартно собранный выпрямитель. Выходной блок выполнен на полевом транзисторе VT1 IRF840 и способен коммутировать паяльник с мощностью 65 Вт. Управление работой транзистора происходит микросхемой с широтно-импульсной модуляцией DD1. Конденсатор С2 стоит в корректирующей цепочке и задаёт частоту генерации. Питание микросхемы осуществляется на радиодеталях R5, VD4, C3. Диод VD5 используется для защиты транзистора.

Паяльная станция

Паяльная станция, это в принципе, тот же самый регулируемый паяльник. Её отличие от него в наличии удобной индикации и дополнительных приспособлениях, помогающих облегчить процесс пайки. Обычно к такому оборудованию подключается электрический паяльник и фен. Если есть опыт радиолюбителя, можно попробовать собрать схему паяльной станции своими руками. В её основе лежит микроконтроллер (МК) ATMEGA328.

Программируется такой МК на программаторе, для этого подойдёт Adruino или самодельное устройство. К микроконтроллеру подключается индикатор, в качестве которого используется жидкокристаллический дисплей LCD1602. Управление станцией простое, для этого используется переменное сопротивление на 10 кОм. Поворотом первого выставляется температура паяльника, второго - фена, а третьим можно уменьшить или увеличить поток воздуха фена.

Полевой транзистор, работающий в ключевом режиме, вместе с симистором устанавливается на радиатор через диэлектрическую прокладку. Светодиоды используются с малым потреблением тока, не более 20 мА. Паяльник и фен, подключаемые к станции, должны иметь встроенную термопару, сигнал с которой обрабатывается МК. Рекомендуемая мощность паяльника 40 Вт, а фена - не более 600 Вт.

Источник питания потребуется на 24 вольта с током не меньше двух ампер. Для питания можно задействовать готовый адаптер от моноблока или ноутбука. Кроме стабилизированного напряжения он содержит различного вида защиту. А можно выполнить и самостоятельно аналоговый типа. Для этого потребуется трансформатор со вторичной обмоткой, рассчитанной на 18–20 вольт, и выпрямительный мост с конденсатором.

После сборки схемы проводится её наладка. Все операции заключаются в подстройке температуры. В первую очередь выставляется температура на паяльнике. Например, на индикаторе выставляем 300 градусов. Затем, прижав термометр к жалу, с помощью регулируемого резистора, устанавливается температура, соответствующая реальным показаниям. Таким же образом калибруется и температура фена.

Все радиоэлементы удобно приобрести в китайских интернет-магазинах. Такое устройство без учёта самодельного корпуса обойдётся порядка ста долларов США со всеми принадлежностями. Прошивку для устройства можно скачать тут: http://x-shoker.ru/lay/pajalnaja_stancija.rar.

Конечно, собрать начинающему радиолюбителю цифровой регулятор температуры своими руками будет сложно. Поэтому можно приобрести готовые модули стабилизации температуры. Они представляют собой платы с распаянными разъёмами и радиодеталями. Понадобится только купить корпус или изготовить его самостоятельно.

Таким образом, используя стабилизатор нагрева паяльника, легко добиться его универсальности. При этом диапазон изменения температуры достигается в пределах от 0 до 140 процентов.

При работе с паяльником часто возникает необходимость регулировки его мощности. Это необходимо при выборе оптимальной температуры жала паяльника, так как при слишком низкой температуре плохо плавится припой, а при слишком высокой температуре происходит перегрев жала и его разрушение, а пайка оказывается некачественной.

Кроме того, любителю часто приходится выполнять при помощи пайки различные работы, для которых требуется разная мощность паяльника.

Для регулировки мощности используется большое количество различных схем. Примерами могут служить такие:

• с переменным резистором;
• с резистором и диодом;
• с микросхемой и полевым транзистором;
• с тиристором.

Самым простым регулятором мощности для паяльника является схема с переменным резистором . В таком варианте последовательно с паяльником включается переменный резистор. Недостатком такой схемы является то, что на элемента рассеивается большая мощность, которая уходит в тепло. Кроме того, переменный резистор большой мощности – это довольно дефицитный элемент.

Более сложным является метод с использованием резистора и выпрямляющего диода . В такой схеме имеется три режима работы. В максимальном режиме паяльник подключается непосредственно к сети. В рабочем режиме последовательно с инструментом включается резистор, определяющий оптимальный режим работы.

При включении в дежурном режиме паяльник питается через диод, который отсекает один полупериод переменного тока сети. В результате этого мощность паяльника уменьшается в два раза.

При использовании микросхемы и полевого транзистора предусмотрена регулировка мощности паяльника не только в меньшую, но и в большую сторону. При этом в схеме задействован выпрямительный мост, на выходе которого напряжение может достигать 300 В. Последовательно с , в комплектацию включен мощный полевой транзистор типа КП707В2.

Кроме регулятора температуры, из подручных деталей собирают и сам инструмент для пайки. , научиться не сложно. Необходимо лишь найти все составные элементы и следовать определенному порядку сборки.

Одним из самых распространенных инструментов для домашних работ, связанных с электричеством, является . Пользоваться ей умеет каждый, но существуют некоторые нюансы при эксплуатации у разных видов таких отверток.

Управление мощностью паяльника производится широтно-импульсным методом . Для этого на затвор подаются импульсы со средней частотой в 30 кГц, вырабатываемые с помощью мультивибратора, собранного на микросхеме типа К561ЛА7. Меняя частоту генерации, можно регулировать напряжение на паяльнике от десяти до 300 В. В результате изменяется ток инструмента и температура его нагрева.

Наиболее распространенным вариантом, используемым для регулировки мощности паяльника, является схема с использованием тиристора .

Состоит из небольшого числа недефицитных элементов, что дает возможность выполнить конструкцию такого регулятора в очень малых габаритах.

Особенности наиболее оптимального регулятора — с тиристором

В состав типовой схемы на тиристоре входят элементы, приведенные в таблице.


Силовой диод VD2 и тиристор VS1 в схеме включены последовательно с нагрузкой — паяльником. Напряжение одного полупериода прямо поступает на нагрузку. Второй полупериод регулируется с помощью тиристора, на электрод которого поступает управляющий сигнал.

На транзисторах VT1, VT2, конденсаторе С1, резисторах R1, R2 реализована схема пилообразного напряжения, которое подается на управляющий электрод тиристора. В зависимости от положения величины сопротивления регулировочного резистора R2 меняется время открытия тиристора для прохождения второго полупериода переменного напряжения.

В результате этого происходит изменение среднего напряжения за период, а, следовательно, и мощности.

Резистор R5 гасит лишнее напряжение, а стабилитрон VD1 предназначен для обеспечения питания схемы управления. Остальные компоненты предназначены для обеспечения режимов работы элементов конструкции. Для чтения характеристик таких устройств служит .

Конструкция устройства для сборки своими руками

Как следует из рассмотрения схемы, она состоит из силовой части, которую следует выполнять с помощью навесного монтажа, и схемы управления на печатной плате.

Создание печатной платы включает изготовление рисунка платы. Для этого в бытовых условиях обычно используется так называемая ЛУТ, что означает лазерно-утюжная технология. Метод изготовления печатной платы включает следующие этапы:

• создание рисунка;
• перенос рисунка на заготовку платы;
• травление;
• очистка;
• сверление отверстий;
• лужение проводников.

Для создания изображения платы чаще всего используется программа Sprint Layout. После получения с помощью лазерного принтера рисунка, он переносится на фольгированный гетинакс с помощью нагретого утюга. Затем производится травление лишней фольги с помощью хлорного железа и очистка рисунка. В нужных местах сверлятся отверстия, и делается лужение проводников. На плату размещаются элементы схемы управления и производится их распайка (существуют определенные рекомендации — ).

Сборка силовой части схемы включает подсоединение к тиристору резисторов R5, R6 и диода VD2.

Последний этап сборки – размещение силовой части и платы схемы управления в корпусе. Порядок размещения в корпусе зависит от его типа.

В случае монтажа открытой проводки, чтобы не отвлекаться на дополнительные приобретения в магазине, можно изготовить . Разница между такими устройствами лишь в функциональной составляющей — схеме включения освещения.

Более подробно об особенностях проходных выключателей можно прочитать в . Кроме того, все большую популярность в современных системах управления освещения набирают другие типы выключателей — например, .

Поскольку размеры элементов невелики и их немного, то в качестве корпуса можно использовать, например, пластмассовую розетку. Наибольшее место там занимает переменный резистор регулировки и мощный тиристор. Тем не менее, как показывает опыт, все элементы схемы вместе с печатной платой умещаются в такой корпус.

Проверка и регулировка схемы

Для проверки схемы на ее выход подключается паяльник и мультиметр. Вращая ручку регулятора, необходимо проверить плавность изменения выходного напряжения.

Дополнительным элементом регулятора может стать светодиод.

Включив светодиод на выход регулятора можно визуально определять увеличение и уменьшение выходного напряжения по яркости свечения. При этом последовательно с источником света необходимо установить ограничивающий резистор.

Выводы :

1. В процессе работы с паяльником часто требуется регулировка его мощности.
2. Существует многочисленные схемы регулировки мощности паяльника с резистором, транзистором, тиристором.
3. Регулировочная схема мощности паяльника с тиристором проста, имеет малые габариты и может быть легко собрана своими руками.

Видео с советами по сборке регулятора температуры паяльника своими руками

Я уверен, что каждый радиолюбитель сталкивался с проблемой отваливающихся дорожек на гетинаксе и рыхлого олова. Причиной тому является перегретое или недостаточно нагретое жало паяльника. Как решить эту проблему? Да очень просто, вернее очень простым устройством, сборка которого будет под силу даже начинающему радиолюбителю. Принципиальная схема регулятора когда-то публиковалась в журнале Радио :

О принципе работы: сия схема дает возможность регулировать мощность паяльника или лампы от 50 до 100%. В нижнем положении потенциометра тиристор VS1 закрыт, и питание нагрузки происходит через VD2, то есть напряжение уменьшается наполовину. При вращении потенциометра управляющая схема начинает открывать тиристор и происходит постепенное повышение напряжения.

Печатку можно взять . На плате два резистора Р5 - не пугайтесь, просто нужного номинала не было. При желании печатку можно миниатюризировать, у меня она размашистей из принципа - в бестрансформаторных и силовых схемах всегда развожу с размахом - безопаснее.

Схема за год использовалась очень часто и не имела ни одного отказа.

Внимание! Регулятор паяльника имеет бестрансформаторное питание 220 В. Соблюдайте правила безопасности и испытывайте схему только через лампочку - сотку!

В последнее время пришлось ремонтировать много всякой мелочевки. Однако делать это имеющимся в наличии паяльником ЭПСН-25 было не всегда удобно.
Был заказан и получен не дорогой китайский паяльник с регулировкой температуры от 200 до 450 градусов.

В комплекте с паяльником идет набор жал из пяти штук для выполнения различных видов работ (реплики Hakko 900-й серии).
Заявленная мощность паяльника 60 Ватт. Немного огорчила длина провода – 1,38 метра. Как по мне, так провод коротковат, но тут все индивидуально и зависит от организации рабочего места и расположения розеток.
Перед включением, разобрав паяльник, провел осмотр его внутреннего мира. Пайка приличная, схема симисторного регулятора (обычный диммер), присутствует индикаторный светодиод (сообщает только о подаче сетевого напряжения).

Термодатчик отсутствует, но его наличие за такие деньги и не ожидалось. Нагревательный элемент заявлен как керамический – присутствует характерная ступенька. Однако в сети есть фото такого разбитого нагревателя. И не смотря на ступеньку, внутри была нихромовая проволока. Так что, не могу утверждать, что тут керамический нагреватель. Его сопротивление составляет 592 Ома.

Казалось бы, все не плохо, но первые же результаты сильно озадачили. Первое знакомство паяльника с канифолью привело к голливудскому появлению облака дыма и растрескиванию канифоли по всей глубине. Регулировка мало помогала. Паяльник был отложен в сторону до прибытия ваттметра и термометра. Сначала попробовал делать замеры температуры погружным кухонным термометром, но предел его измерения 300 градусов и инертность заставили отказаться от его услуг.

На всю процедуру рассматривания внешнего вида и внутреннего мира, включения, вызова волшебного дыма, выхода из ступора ушло минут 20. Жало (реплика 900M-К) самое массивное из набора после этого приобрело весьма бледный вид и отказалось дружить с оловом. ОНО ОБГОРЕЛО!!!

Поскольку посылки приехали с разницей в три недели, то по мере их поступления делались сначала замеры потребляемой мощности, а потом температуры. Фото делались как дома, так и в «домике в деревне», поэтому окружающий фон на фото хоть и отличается, но сделаны они собственноручно и на них фигурирует один и тот же паяльник.
ИТАК:

По прибытию ваттметра, решил измерить мощность потребляемую паяльником и, оказалось, что заявленные 60 Вт он потребляет лишь в момент включения (весьма трудно запечатлеть фотоаппаратом). При этом регулятор температуры выведен в максимальное положение. Жало устанавливать не стал – их хоть в наборе и много, но все же.
Показания ваттметра быстро падают до 40 Ватт и далее снижаются до 30,1 Вт.

Далее дав паяльнику остыть, вывел регулятор на минимум и снова провел замеры потребления.
На минимуме старт потребления так же начинается из района в 60 Ватт, но резко снижается до 25,2 и окончательно стабилизируется на 20, 6 Вт.

Обратите внимание - нагрев происходит во второй половине нагревателя там, где находится жало.

Но паяем мы не потребляемой мощностью, а жалом с определенной температурой и до прибытия термометра паяльник вновь отправился на скамейку запасных.
По прибытию термометра провел замеры в тех же положениях регулятора – максимум и минимуму.
В максимуме температура достигла 587 градусов!!! (Мне подсунули выжегатель???)

В минимуме - 276 градусов.

Доработал схему регулировки добавлением параллельно имеющемуся конденсатору еще одного конденсаторов суммарной емкостью 47 наноФарад * 400 Вольт.

Так с потребляемой мощностью уже и так все ясно, т. е. она не критична, то сделал только замеры температуры на максимуме и минимуме и уже в собранном виде – с жалом:

На максимуме получилось:

На минимуме:

Что граничит с уровнем нагрева привычного для меня паяльника ЭПСН-25.

В сети есть информация о том, что нагревательный элемент можно отпаять от платы и слегка его выдвинуть вперед – это якобы должно увеличить передачу тепла жалу паяльника.

Попробовал, но существенной разницы не заметил – недогревом паяльник и так не страдал. Кроме того нельзя забывать о линейном расширении материалов в результате нагрева и при такой модификации, в собранном виде нагреватель упирается в холодное жало, а при нагреве благодаря линейному расширению нагреватель может разрушиться. Косвенно об этом говорит то, что после данных испытаний гайка, фиксирующая жало, оказалась довольно сильно ослаблена. Поэтому от данной модификации отказался и вернул нагреватель в исходное состояние.
Для практических испытаний жал выбрал самое массивное (реплика 900M-К) жало. Почему именно его? Масса определяет теплоемкость, а следовательно оно будет медленнее остывать. Кстати, все жала залужены с завода и не магнитятся. Т.е. это даже репликой назвать сложно – жалкое подобие. Позже самое массивное жало, примененное в начале тестирования, было пущено под надфиль и можно предположить, что жала изготовлены из меди. Однако смущает их вес, для изготовленных из меди довольно легкие, хотя это мое субъективное мнение не основанное на химическом анализе)).

Со всеми жалами экспериментировать не стал, а по привычке выбрал реплику 900М-Т-3С (круглое со скосом). Привык по такой форме жала, используя ЭПСН-25.
Но и тут ждало фиаско – даже после доработки паяльника, жало обгорело на минимальной мощности. Остальные даже не стал устанавливать – обгорят. Цена всего набора за себя сама говорит.
Поскольку уже терять было нечего, то вспомнил про надфиль и безжалостно заточил жало Т3С по привычной технологии. Думал, все, в ведро, но оказалось, что в таком виде жало отлично дружит с оловом и пайка приобрела новый смысл)). Сколько продержится сказать не могу, но пока результатом доволен.
В ИТОГЕ:
1. Вещь для энтузиастов – без доработки использовать вряд ли получится;
2. Жала из набора – мусор;
3. Покупка новых жал – лотерея) ибо подделок полно;
4. Тактильные ощущения от использования паяльника самые положительные – в руке лежит как влитой, благодаря резиновой обкладке хват уверенно фиксируется и скольжение руки отсутствует, нагрев верхней части рукоятки после часа использования на температуре в районе 250 градусов (выпаивал доноров) в диапазоне «отсутсвует» до «не значительный»;
5. Не большой вынос рабочей поверхности жала от рукоятки паяльника – однозначный плюс;
6. Быстрый нагрев, малый расход припоя, несомненные удобства пайки SMD компонентов, возможность смены жал для разных видов работ.

Да это не профинструмент для работы каждый день в течении 8 часов, но для большинства радиолюбителей, набивающих руку, самое то (с учетом изложенного выше).
Еще одно качество, которое не могу отнести к недостаткам, но благодаря которому есть отличие от использования обычного паяльника малой мощности с обычным жалом – на жалах нового паяльника не задерживается канифоль. Т.е. пока донесешь ее до платы, жало уже сухое. Это обусловлено малогабаритностью жал из комплекта и как следствие небольшой площадью поверхности.
Из положения вышел с помощью флюса Amtech RMA-223. Пайка получается идеальная. Худшие результаты показала спиртоканифольная смесь.
Учитывая, что к каждому инструменту нужно привыкнуть, могу сказать, что паяльником после полученного опыта и внесенных корректив в целом доволен. Для себя пусть каждый решает самостоятельно.