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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di potenza digitale per saldatore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Regolatori di potenza, termometri, stabilizzatori di calore La temperatura ottimale della punta di un saldatore elettrico è la condizione più importante per ottenere una saldatura di alta qualità. Nella pratica radioamatoriale, questo è di particolare importanza, poiché durante l'installazione di un dispositivo radiotecnico, il progettista deve utilizzare lo stesso saldatore con punte intercambiabili che differiscono in modo significativo nelle loro caratteristiche termiche. L'uso di varie saldature, le cui marche sono spesso sconosciute, richiede anche una selezione sperimentale della temperatura della punta saldante. L'autore dell'articolo analizza l'efficacia dei regolatori di potenza, familiari ai radioamatori dalle pubblicazioni sulla nostra rivista, e offre per la ripetizione la sua versione del regolatore di temperatura del riscaldamento del saldatore - digitale. Il metodo di controllo del riscaldamento del saldatore [1], quando la sua potenza è regolata solo nello stato non funzionante (il saldatore è su un supporto) e nella potenza di lavoro è del 100%, dà risultati positivi solo con un non sostituibile mancia. La pratica dei radioamatori dimostra che è possibile ottenere buoni risultati mediante una regolazione operativa separata della potenza del saldatore in modalità operativa e standby. Questo metodo è addirittura preferibile alla stabilizzazione della temperatura fine monomodale della punta, poiché consente di trovare un compromesso tra il mantenimento costante del saldatore in uno stato di prontezza per molte ore e l'usura della parte lavorante della punta dovuta al dissoluzione del rame nella saldatura. Attualmente è stato stabilito uno "standard radioamatoriale" per regolatori di media potenza per dispositivi termici [2]. La sua essenza sta nel fatto che la regolazione viene effettuata con il metodo dell'ampiezza dell'impulso, con l'apertura del trinistor o triac di potenza in momenti prossimi alla transizione della tensione di rete attraverso lo "zero". Viene spesso definito il metodo della "regolazione silenziosa". L'uso di chip CMOS fornisce una soluzione circuitale semplice per generare un segnale di ampiezza di impulso. I suoi svantaggi includono, forse, la sfocatura del generatore nelle posizioni estreme del motore del resistore di impostazione e la necessità di contrassegnare la scala di potenza. Da queste carenze, il dispositivo [13] è libero, in cui viene applicato il principio digitale di formare un segnale di larghezza di impulso. È particolarmente conveniente quando si forma un controllo di potenza del saldatore multimodale, poiché non contiene elementi che richiedono regolazione quando si cambia modalità. Uno schema di tale variante del controller di potenza digitale del saldatore è mostrato in fig. 1. Il controller triac descritto in [4] è stato utilizzato come soluzione di base. Un LED NI è stato aggiunto all'alimentazione dei microcircuiti, segnalando che il dispositivo è connesso alla rete. Questa aggiunta si è rivelata, per così dire, "libera * - il LED è alimentato da una semionda di corrente di rete che ricarica il condensatore di spegnimento C1, che non viene utilizzato direttamente per alimentare il dispositivo. La corrente media che scorre attraverso il LED" non supera i 15 mA. Quando si cambia la polarità, quasi tutta la tensione inversa, pari in valore alla somma delle tensioni di stabilizzazione del diodo zener VDZ e la caduta di tensione diretta attraverso il diodo VD2, viene applicata al diodo VD1, la cui resistenza inversa è significativamente maggiore di quella del LED.
Se si suppone che il dispositivo funzioni a una temperatura elevata, che aumenta la corrente inversa del diodo VD1, può essere deviato con un resistore da 1 ... 3 kOhm per proteggere il LED dalla tensione inversa. Il transistor VT1 viene utilizzato per evidenziare il momento di transizione della tensione di rete attraverso "zero". Il diodo VD4 protegge la giunzione dell'emettitore di questo transistor da una semionda di tensione inversa. Il transistor VT2 inverte il segnale prelevato dal collettore del transistor VT1, aumenta la pendenza del fronte, che consente di alimentarlo direttamente all'ingresso CN del contatore decimale DD1 senza driver aggiuntivi. Il fronte dell'impulso di conteggio all'ingresso del microcircuito è formato alla fine di ogni semiperiodo positivo (rispetto a quello inferiore secondo lo schema elettrico di rete) della tensione di rete. Allo stesso tempo, sulle uscite 0-9 del contatore, che ha un decodificatore integrato, appare un segnale di alto livello "in esecuzione * (log. 1). Quando si verifica un segnale di questo livello sull'uscita 9 (pin 11 ) del contatore, il flip-flop RS montato sugli elementi DD2.1 , DD2.2, è impostato su uno stato di livello alto al pin 10 dell'elemento DD2.1, che disabilita il funzionamento del generatore di impulsi di trigger triac VS1 Il generatore è realizzato sugli elementi DD2.3, DD2.4.In questo stato, il carico del regolatore è diseccitato.la rete si verificherà dopo aver commutato il flip-flop RS nello stato opposto da un alto- segnale di livello al pin 8 dell'elemento DD2.1. L'istante di arrivo dell'impulso di carico rispetto all'impulso di spegnimento è determinato dal numero di uscita del contatore collegato al pin 8 dell'elemento DD2.1. Pertanto, l'alimentazione fornita al saldatore in modalità operativa e in modalità standby determina rispettivamente la posizione dei contatti degli interruttori SA1 e SA2. Il cambio di modalità avviene con l'interruttore SF1 quando il suo pulsante viene premuto con un bilanciere che tiene il saldatore sul supporto. In entrambe le modalità, la potenza dal 10 al 100% con incrementi del 10% è impostata dagli interruttori SA1 e SA2. Il resistore R7 elimina l'incertezza del segnale sul pin 8 dell'elemento DD2.1 durante la commutazione. Nei periodi di lavoro della rete, il generatore di impulsi trigger triac \ / S1 funziona continuamente, il che consente di accendere il triac con un carico attivo di 60 W a una tensione di rete di circa 20 V. È possibile valutare visivamente la potenza relativa consegnato al carico dal bagliore dell'indicatore HL2. Sebbene gli impulsi di corrente dell'elettrodo di controllo triac con un valore di diverse decine di milliampere lo attraversino, la corrente media è di pochi milliampere. Poiché la componente costante del segnale all'uscita del regolatore è prossima allo zero, con determinate restrizioni può controllare la potenza dei saldatori a bassa tensione collegati alla rete tramite un trasformatore step-down. Le limitazioni sono legate alla particolarità del funzionamento del trasformatore. Se il carico del trasformatore è disconnesso, all'uscita del regolatore viene collegato un induttore di alta qualità, sul quale si verificano picchi di tensione quasi pari al doppio dell'ampiezza della tensione di alimentazione - circa 600 V. Questa modalità è altamente indesiderabile, quindi, per garantire il sicurezza del regolatore in caso di commutazione accidentale del carico, l'uscita del regolatore è deviata da un varistore R11 con un punto di rottura caratteristico di 350 ... 300 V. Ma se il regolatore viene utilizzato solo con un carico attivo, il varistore può essere escluso . La seconda limitazione è associata ai processi transitori nei trasformatori a causa della loro bassa frequenza operativa. Quando il trasformatore è collegato alla rete (anche a tensione zero), il primo mezzo ciclo viene speso per la magnetizzazione primaria del circuito magnetico, accompagnato da un aumento della corrente dell'avvolgimento primario. Ad esempio, per il popolare saldatore EPSN 25/24 (GOST 7219-83), collegato alla rete tramite un trasformatore, l'ampiezza dell'impulso di corrente era di 2,5 A, che è 12 volte maggiore rispetto allo stato stazionario. Il valore dell'ampiezza corrente del secondo semiciclo ha superato approssimativamente il valore di stato stazionario del 50% e per il terzo mezzo ciclo - circa il 10%. Pertanto, è desiderabile accendere anche un trasformatore caricato il più raramente possibile. Ciò è dovuto all'utilizzo di un numero intero di periodi interi per la regolazione della potenza, che da un lato fornisce un valore prossimo allo zero della componente costante e, dall'altro, un compromesso tra l'inerzia termica di il carico, la facilità di implementazione e una diminuzione del numero di cambi di carico per unità di tempo. Un tempo, la nostra industria produceva saldatori a bassa tensione, alimentati dalla rete tramite un condensatore di spegnimento incorporato in una custodia di plastica, di dimensioni simili a un trasformatore della stessa potenza. Questi saldatori non possono essere collegati al regolatore. E se ciò accade ancora, il fusibile FU1 proteggerà il regolatore dal guasto. L'aspetto del regolatore è mostrato in fig. 2, e la disposizione e l'installazione delle sue parti - in fig. 3. Strutturalmente, è realizzato sotto forma di un supporto per un saldatore (è stata utilizzata una custodia in plastica da un alimentatore unificato per apparecchiature radio domestiche) La maggior parte delle parti sono posizionate e montate su un circuito stampato universale.
Il saldatore è posto su due rack metallici del supporto, piegati da filo d'acciaio con un diametro di 2,5 mm. Il puntone anteriore è mobile, il suo bilanciere è collegato meccanicamente all'interruttore a pulsante SF1 (MP1-1). L'interruttore ZV1 (tipo push da una lampada da tavolo), gli interruttori SA1, SA2 (MPN-1) e i LED ÍL1, HL2 sono posizionati sul pannello superiore del dispositivo. Poiché la posizione dei contatti degli interruttori SA1 e SA2 determina univocamente la potenza erogata al carico, il LED HL2 è necessario solo per il monitoraggio generale delle prestazioni del dispositivo, quindi può essere escluso se lo si desidera. Se l'acquisizione di interruttori multiposizione di piccole dimensioni è difficile, vengono sostituiti dalla parte femmina di un connettore multipolare a due file, utilizzando una parte a pin singolo come contatto mobile, saldandovi un sottile filo flessibile. Per evitare il contatto con la rete, è meglio utilizzare un connettore con prese incassate e per aprire il circuito del contatto mobile dell'interruttore SF1, includere un resistore con una resistenza di 91 ... 100 kOhm. Il regolatore è progettato per una potenza di carico fino a 150 W, quindi il triac può funzionare senza dissipatore di calore. Per ridurre le dimensioni e facilitare la disposizione delle parti del dispositivo, è possibile utilizzare un triac in miniatura TC-106 in una custodia di plastica, montato su un radiatore dissipatore di calore a bandiera in alluminio con una superficie di 10 cm2. Letteratura
Autore: P. Polyansky, Mosca
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