Импульсный блок питания к паяльнику с термостатом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Технологии радиолюбителя

 Комментарии к статье

Пайка электропаяльником была и остается, пожалуй, самой распространенной операцией в работе радиолюбителя. Температура жала, ее регулировка и стабильность, скорость нагрева паяльника - вот главные параметры, которые определяют качество пайки и удобство в работе.

В радиолюбительской литературе [1,2] уже описывались конструкции паяльников и блоков питания к ним, в которых датчиком температуры жала является термопара. Все они заслуживают внимания, имеют свои преимущества и недостатки.

Электропаяльник, описанный в [1], хотя и соединяется с блоком питания двухпроводным кабелем, не может обеспечить максимальной стабильности температуры, поскольку термопара не имеет непосредственного контакта с жалом паяльника.

Блок питания в целом получается довольно сложным: только в электронном регуляторе используется 5 интегральных микросхем, кроме того, нужно обеспечить 3 напряжения питания, два из которых должны иметь хотя бы простейшие стабилизаторы.

Более удачная конструкция предложена в [2]. Благодаря нетрадиционному включению операционного усилителя (без ООС, питание пульсирующим напряжением), автору удалось свести к минимуму количество деталей в блоке питания. Простой, но надежной оказалась конструкция паяльника. Все это немаловажно для начинающего радиолюбителя. Тот, кто имеет некоторый опыт конструирования импульсных блоков питания, может изготовить электронный блок с широтноимпульсным (ШИ) регулированием мощности паяльника. Из-за отсутствия низкочастотного трансформатора блок питания имеет меньшие массу и габариты. Кроме того, в отличие от описанных ранее конструкций, работающих по принципу "периодический нагрев - охлаждение" здесь используется плавное изменение мощности с помощью ШИ регулирования, благодаря чему отсутствуют периодические колебания температуры.

Схема блока питания паяльника изображена на рис.1. Для удобства в ней можно выделить два функциональных узла: аналоговый и цифровой.

(нажмите для увеличения)

Основу аналоговой части составляет дифференциальный усилитель, собранный на операционном усилителе DA1.

Выводы термопары паяльника подключают в указанной полярности к контактам 1-2 разъема X1 через резисторы R5, R6 к входам ОУ. Делитель R2, R3 создает искусственный корпус - аналоговый общий провод. При равенстве пар резисторов R4, R9 и R5, R6 коэффициент усиления определяется отношением R4/R5 или R9/R6. Сигнал с выхода DA1 через фильтр НЧ R14 С10 R15 подается на эмиттер транзистора VT3, на его базу подается опорное напряжение, снимаемое с движка резистора R19. При указанных на схеме номиналах резисторов R18-R20 опорное напряжение можно изменять с 3,8 до 11,2 В (относительно вывода 4 DA1).

Примерно в таких же пределах должен изменяться усиленный сигнал термопары на выводе 6 DA1 при изменении температуры паяльника в диапазоне задаваемых температур. Для этой цели используют балансировку ОУ с помощью выводов 1 или 5 (в данном случае вывод 1). Для устойчивости усилителя и устранения наводок со стороны преобразователя напряжения служат конденсаторы С2-С5, С8, С9. Они сужают полосу усиливаемых частот "сверху", улучшают ослабление синфазного сигнала, но не влияют на коэффициент усиления, так как схема является усилителем постоянного тока (строго говоря, усилителем медленно меняющегося тока).

Работу цифрового узла - схемы формирования ШИ сигнала - рассмотрим с помощью упрощенных осциллограмм, изображенных на рис.2.

Генератор прямоугольных импульсов (рис.2,а) собран на логических элементах DD1.1, DD1.2. Частота импульсов определяется элементами R1, С1 и при настройке устанавливается около 40 кГц. По фронту каждого импульса, поступающего на тактовый вход триггера DD2.1, последний переключается в единичное состояние (на выводе 13 - высокий уровень, на выводе 12 - низкий). С этого момента начинается заряд конденсатора С7 через R12, R16, VT2. Когда напряжение на С7 достигнет порога сброса триггера по входу R, DD2.1 переключится в нулевое состояние, и напряжение высокого уровня на выводе 12 откроет транзистор VT1, который быстро разряжает конденсатор С7. Цепочка R8С6 форсирует этот процесс. Время зарядки С7, а значит, и ширину формируемых триггером импульсов регулирует транзистор VT2.

На рис.2,б кривая 1 изображает выходное напряжение усилителя термопары (вывод 6 DA1), прямая линия 2 соответствует напряжению на движке резистора R19. В начальный период времени, когда холодный паяльник включен в сеть, его температура непрерывно растет, а напряжение усилителя DA1 уменьшается. Когда это напряжение становится на 1-1,2 В меньше опорного напряжения, установленного на движке резистора R19, транзистор VT3 открывается. Ток коллектора VT3 является током базы транзистора VT2, который, открываясь во время действия высокого уровня напряжения на выводе 13 DD2.1, увеличивает скорость зарядки конденсатора С7 до порогового напряжения (рис.2,в). При этом импульсы, формируемые триггером DD2.1, становятся короче (рис.2,г). Эти импульсы с выхода 13 DD2.1 поступают на входы элементов 2И-НЕ DD1.3 и DD1.4. Импульсы с выхода 12 DD2.1 подаются на делитель DD2.2.

Поделенные на 2 противофазные сигналы поступают на другие входы элементов DD1.3, DD1.4. Работу схемы иллюстрируют соответствующие осциллограммы рис.2, снятые относительно вывода 7 цифровых ИМС DD1, DD2, кроме последней осциллограммы. На рис.2,к показана форма напряжения, приложенного к обмотке 1-2 трансформатора Т1. Импульсы чередующейся полярности с паузами между ними через Т1 прикладываются к базам ключевых транзисторов VT4 и VT5 полумостового преобразователя и поочередно открывают их. Как видно из рис.2, при нагревании паяльника паузы между импульсами минимальны (они нужны для устранения сквозного тока VT4, VT5), а мощность, выделяемая нагревательным элементом, наибольшая. Как только жало паяльника нагрелось до установленной температуры, паузы увеличиваются, импульсы на столько же укорачиваются, в результате чего мощность уменьшается, а температура стабилизируется.

Вся схема питается от выпрямленного напряжения 220 В, проходящего через фильтр L1 L2 С17 С18. Нагревательный элемент паяльника подключается к обмотке 3-4 трансформатора Т2. Для гальванической развязки термопары также используется отдельная обмотка 1-2. Напряжение этой обмотки выпрямляется мостом VD4, заряжает конденсатор С13 до напряжения, близкого к амплитуде импульсов и мало зависящего от их ширины. Питание на микросхемы подается от С13 через параметрический стабилизатор R21 VD3.

Для запуска преобразователя нужно кратковременно нажать кнопку SA1. При этом напряжение 300 В с конденсатора С16 через токоограничительные резисторы R22, R26 подключается к стабилитрону VD3, подавая начальное напряжение питания микросхемам. Преобразователь, запустившись, обеспечивает питание схемы с обмотки 12 Т2 после отпускания кнопки SA1. Хотя R23, R26 обеспечивают электробезопасность, следует избегать касания жала паяльника и одновременного нажатия на кнопку запуска. После отпускания последней паяльник имеет полную гальваническую развязку от сети. К обмотке 12 трансформатора Т2 через R22 подключен светодиод HL1, он не только сигнализирует о включении паяльника, но и служит своеобразным индикатором режима работы термостабилизатора: при включении паяльника светодиод загорается с наибольшей яркостью (мощность максимальна), при нагреве жала до температуры стабилизации яркость свечения слегка уменьшается, сигнализируя о готовности паяльника к работе.

В устройстве можно применить резисторы МЛТ, указанной на схеме мощности. R19 - любой малогабаритный переменный. Следует учесть, что зависимость температуры от угла поворота ручки R19 будет такой же, как сопротивления, поэтому, если желательна линейная шкала температуры, используют резистор группы А. Конденсаторы С14, С15, С17, С18 типа K73-17; С12, С13, С16 - K50-27, К50-29, К50-35. Остальные - керамические. Транзисторы VT4, VT5 можно заменить на КТ858А, КТ859А, КТ872А и другие высоковольтные, микросхемы К561ЛА7, К561ТМ2 - на соответствующие им из серий 564, 164. Переключатель SA1 - любой малогабаритный без фиксации. Катушки L1, L2 намотаны на тороидальном магнитопроводе К16х10х4,5 из феррита марки М2000HM1 и содержат 20 витков сложенного вдвое провода ПЭЛШО-0,25.

Для трансформатора Т1 использован такой же сердечник, что и в L1, L2. Обмотка 1-2 содержит 150 витков провода ПЭЛШО-0,15, обмотки 3-4, 5-6 - по 14 витков ПЭЛШО-0,25. Трансформатор Т2 намотан на кольце К28х16х9 из феррита М2000HM1. Сначала наматывают обмотку 5-6 - 230 витков провода ПЭЛШО0,25. Обмотка 1-2 содержит 53 витка ПЭЛШО-0,15. Последней наматывают обмотку 3-4 проводом ПЭВ-2 1,0. Для паяльника с сопротивлением нагревательного элемента 15 Ом обмотка 3-4 содержит 42 витка, а максимальная мощность получается около 40 Вт. Чтобы от изготовленного блока можно было питать паяльники с другим сопротивлением нагревателя, обмотку 3-4 выполняют с отводами.

Конструкция блока питания произвольная. Все зависит от вкуса и способностей радиолюбителя. Мне удалось разместить устройство в корпусе размером 85х80х20 мм, склеенном из полистирола и закрывающемся металлической крышкой. Монтаж получился очень плотный - печатнонавесной. Электронный блок был предварительно собран, налажен и испытан на макетной плате.

Паяльник можно изготовить по технологии, описанной в [2]. Правда, на мой взгляд, выбор стойки-токоподвода электролампочки для изготовления термопары не совсем удачен: провод там слишком толстый и длина его недостаточна. Для этой цели удобнее использовать провод диаметром 0,2-0,3 мм.

Для налаживания устройства внешний источник постоянного тока 30-35 В подключают к конденсатору С13 ("плюс" источника - к "плюсу" С13), термопару паяльника - к гнездам 1-2 (в указанной полярности) разъема X1. Для регулировки температуры паяльника на его нагревательный элемент подают напряжение с ЛАТР. Сначала проводят балансировку ОУ резистором R11 и при необходимости корректировку коэффициента усиления подбором резисторов R5 и R6, сохраняя их равенство. При правильно установленном режиме напряжение на выводе 6 относительно вывода 4 DA1 изменяется с 10-11 В (при минимальной температуре жала паяльника) до 3-4 В (при максимальной). Для определения температуры можно, например, использовать плавление полиэтилена (нижний предел) и свинца (верхний). Далее с помощью осциллографа проверяют наличие в характерных точках соответствующих осциллограмм (рис.2). Особое внимание следует обратить на ширину импульсов (рис.2,д), которая соответствует защитному интервалу t3 - промежутку времени, когда транзисторы VT4 и VT5 закрыты, t3 устанавливают равным 4-5 мкс при холодном паяльнике подбором R16.

В заключение внешний источник питания отключают от С13, нагреватель паяльника подключают к гнездам 3-4 разъема X1 и, включив блок питания в сеть, запускают его нажатием кнопки SA1, при этом должен загореться светодиод HL1. Отвод обмотки 3-4 Т2 подбирают так, чтобы паяльник нагревался до рабочей температуры за 30-50 с, а блок питания находился в режиме стабилизации температуры в любом положении ручки регулятора R19. Убедиться в этом можно так. В установившемся режиме поворачивают ручку регулятора температуры на небольшой угол в одну, а затем в другую сторону, при этом яркость свечения светодиода в одном случае должна заметно уменьшаться, в другом увеличиваться.

Разместив устройство в корпусе, градуируют шкалу регулятора температуры.

Литература:

1. Кузичев Л. Термостабилизатор для электропаяльника // Радио.1985.-№3.-С.26, 27.
2. Коноплев И. Электропаяльник с термостабилизатором // Радио.1995.-№2.-С.38-40.

Автор: И.Н.Танасийчук

Смотрите другие статьи раздела Технологии радиолюбителя.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Умное зеркало Withings 14.01.2025 Современные технологии все глубже проникают в нашу повседневную жизнь, предлагая нам новые инструменты для контроля за состоянием здоровья. Одним из ярких примеров такого прогресса стало устройство с названием Omnia, которое было разработано компанией Withings. Это уникальное сочетание умных весов, фитнес-часов и искусственного интеллекта в одном гаджете. Устройство в виде зеркала не только отражает пользователя, но и предоставляет подробную информацию о его здоровье, анализируя различные данные и предлагая персонализированные рекомендации. Withings с устройством Omnia представляет нам новый взгляд на медицинские технологии, которые становятся не только функциональными, но и интуитивно понятными, создавая тем самым новое поколение гаджетов для здоровья. Omnia представляет собой новый этап в мониторинге здоровья, предлагая не просто замеры различных показателей, но и глубокий анализ этих данных. Оно способно измерять вес, отслеживать сердечную активность и оценивать метаболизм пользователя. Но функциональность устройства не ограничивается только этими показателями. Omnia собирает информацию и с других подключенных гаджетов, таких как умные часы, тонометры и даже умные кровати. Все эти данные сливаются в одном интерфейсе, создавая мощную экосистему для наблюдения за состоянием здоровья. Одной из особенностей Omnia является способность не просто собирать информацию, но и ее анализировать. Используя полученные данные, устройство не только показывает цифры, но и дает персонализированные рекомендации. Например, оно может напомнить пользователю о необходимости физической активности, предложить советы по питанию или дать рекомендации по улучшению качества сна. Искусственный интеллект, встроенный в гаджет, адаптирует эти советы в зависимости от особенностей конкретного человека, что делает взаимодействие с устройством более удобным и целенаправленным. Omnia также позволяет передавать собранные данные медицинским специалистам. Это открывает новые возможности для пользователей, поскольку теперь они могут не только следить за своим состоянием, но и поддерживать связь с врачами. Встроенный голосовой помощник, использующий искусственный интеллект, позволяет управлять устройством и получать рекомендации в удобной и доступной форме, делая взаимодействие с технологией простым и понятным. Компания Withings показывает, как медицинские технологии могут быть не только высокотехнологичными, но и удобными для пользователей. Omnia - это не просто новинка, а значимый шаг вперед в интеграции здоровья и технологий. Такой подход может стать основой для будущего, где устройства, заботящиеся о здоровье, будут естественной частью повседневной жизни. Будущее таких устройств, как Omnia, заключается в том, чтобы сделать заботу о здоровье более доступной и персонализированной. С помощью таких технологий люди смогут не только отслеживать свое состояние, но и активно влиять на него, что значительно повысит качество жизни.

Другие интересные новости:

▪ Материнская плата ASRock H81TM-ITX R2.0

▪ Раскрыт секрет спутывания наушников

▪ Мультимедийный проигрыватель Dueple

▪ Дроны помогут в борьбе с незаконным рыбным промыслом

▪ Во Вселенной шел снег

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Дрель вместо токарного станка. Советы домашнему мастеру

▪ статья Во сколько раз самый большой штат США больше самого малого? Подробный ответ

▪ статья Обработка открытых ран. Советы туристу

▪ статья Часы на светодиодных индикаторах КЛЦ202А. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Реле системы охлаждения ВАЗ-2103...2108. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026