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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentatore switching per un saldatore con termostato. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologie radioamatoriali La saldatura con un saldatore elettrico è stata e rimane, forse, l'operazione più comune nel lavoro di un radioamatore. La temperatura della punta, la sua regolazione e stabilità, la velocità di riscaldamento del saldatore sono i parametri principali che determinano la qualità della saldatura e la facilità d'uso. Nella letteratura radioamatoriale [1,2] sono già stati descritti i progetti di saldatori e alimentatori per essi, in cui il sensore di temperatura della punta è una termocoppia. Tutti meritano attenzione, hanno i loro vantaggi e svantaggi. Il saldatore elettrico descritto in [1], sebbene collegato all'alimentazione tramite un cavo a due fili, non può fornire la massima stabilità di temperatura, in quanto la termocoppia non ha un contatto diretto con la punta del saldatore. L'alimentazione nel suo complesso risulta piuttosto complicata: nel regolatore elettronico vengono utilizzati solo 5 circuiti integrati, inoltre devono essere previste 3 tensioni di alimentazione, due delle quali devono avere almeno gli stabilizzatori più semplici. Una costruzione più riuscita è stata proposta in [2]. Grazie all'inclusione non tradizionale di un amplificatore operazionale (nessun feedback, alimentazione con tensione di ripple), l'autore è riuscito a ridurre al minimo il numero di parti nell'alimentatore. Il design del saldatore si è rivelato semplice, ma affidabile. Tutto questo è importante per un radioamatore principiante. Qualcuno che ha una certa esperienza nella progettazione di alimentatori a commutazione può costruire un'unità elettronica con un controllo della potenza del saldatore a larghezza di impulso (PW). A causa dell'assenza di un trasformatore a bassa frequenza, l'alimentatore ha un peso e dimensioni inferiori. Inoltre, a differenza dei progetti precedentemente descritti che funzionano secondo il principio del "riscaldamento periodico - raffreddamento", qui viene utilizzata una variazione graduale della potenza con l'ausilio del controllo SHI, grazie al quale non si verificano fluttuazioni periodiche della temperatura. Il circuito di alimentazione del saldatore è mostrato in Fig. 1. Per comodità, si possono distinguere due unità funzionali: analogica e digitale.
La base della parte analogica è un amplificatore differenziale, assemblato sull'amplificatore operazionale DA1. I cavi della termocoppia del saldatore sono collegati nella polarità specificata ai contatti 1-2 del connettore X1 attraverso i resistori R5, R6 agli ingressi dell'amplificatore operazionale. Il divisore R2, R3 crea un caso artificiale: un filo comune analogico. Se le coppie di resistori R4, R9 e R5, R6 sono uguali, il guadagno è determinato dal rapporto R4/R5 o R9/R6. Il segnale dall'uscita DA1 attraverso il filtro passa-basso R14 C10 R15 viene inviato all'emettitore del transistor VT3, alla sua base viene applicata una tensione di riferimento, prelevata dal motore del resistore R19. Con i valori delle resistenze R18-R20 indicati nello schema è possibile variare la tensione di riferimento da 3,8 a 11,2 V (relativa al pin 4 di DA1). Approssimativamente entro gli stessi limiti, il segnale amplificato della termocoppia al pin 6 di DA1 dovrebbe cambiare quando la temperatura del saldatore cambia nell'intervallo di temperature specificate. A tale scopo, viene utilizzato il bilanciamento dell'amplificatore operazionale utilizzando i pin 1 o 5 (in questo caso, il pin 1). Per la stabilità dell'amplificatore e l'eliminazione delle interferenze dal lato del convertitore di tensione, vengono utilizzati i condensatori C2-C5, C8, C9. Restringono la larghezza di banda amplificata "dall'alto", migliorano l'attenuazione di modo comune, ma non influiscono sul guadagno, poiché il circuito è un amplificatore CC (in senso stretto, un amplificatore di corrente a variazione lenta). Il funzionamento del nodo digitale - lo schema per generare il segnale SHI - sarà considerato utilizzando gli oscillogrammi semplificati mostrati in Fig. 2.
Il generatore di impulsi rettangolari (Fig. 2, a) è assemblato su elementi logici DD1.1, DD1.2. La frequenza degli impulsi è determinata dagli elementi R1, C1 ed è impostata a circa 40 kHz durante la sintonizzazione. Sul fronte di ogni impulso che arriva all'ingresso di clock del trigger DD2.1, quest'ultimo passa a un singolo stato (al pin 13 - alto, al pin 12 - basso). Da questo momento inizia la carica del condensatore C7 attraverso R12, R16, VT2. Quando la tensione su C7 raggiunge la soglia di ripristino del trigger sull'ingresso R, DD2.1 passa a zero e la tensione di alto livello sul pin 12 apre il transistor VT1, che scarica rapidamente il condensatore C7. La catena R8C6 forza questo processo. Il tempo di carica di C7, e quindi l'ampiezza degli impulsi generati dal trigger, è regolato dal transistor VT2. In Fig. 2b, la curva 1 rappresenta la tensione di uscita dell'amplificatore della termocoppia (pin 6 DA1), la linea retta 2 corrisponde alla tensione sul motore del resistore R19. Nel periodo di tempo iniziale, quando un saldatore a freddo è collegato alla rete, la sua temperatura aumenta continuamente e la tensione dell'amplificatore DA1 diminuisce. Quando questa tensione diventa 1-1,2 V inferiore alla tensione di riferimento impostata sulla resistenza del motore R19, il transistor VT3 si apre. La corrente di collettore VT3 è la corrente di base del transistor VT2, che, aprendosi durante un livello di alta tensione sul pin 13 DD2.1, aumenta la velocità di carica del condensatore C7 alla tensione di soglia (Fig. 2, c). In questo caso, gli impulsi generati dal trigger DD2.1 si accorciano (Fig. 2d). Questi impulsi dall'uscita 13 DD2.1 vengono inviati agli ingressi degli elementi 2I-NOT DD1.3 e DD1.4. Gli impulsi dall'uscita 12 DD2.1 vengono inviati al divisore DD2.2. Divisi per 2 segnali antifase vengono inviati ad altri ingressi degli elementi DD1.3, DD1.4. Il funzionamento del circuito è illustrato dalle corrispondenti forme d'onda in Fig. 2, prese relative all'uscita di 7 circuiti integrati digitali DD1, DD2, ad eccezione dell'ultima forma d'onda. La figura 2, k mostra l'andamento della tensione applicata all'avvolgimento 1-2 del trasformatore T1. Gli impulsi di polarità alternata con pause tra di loro vengono applicati tramite T1 alle basi dei transistor chiave VT4 e VT5 del convertitore a mezzo ponte e li aprono uno per uno. Come si può vedere dalla Fig. 2, quando il saldatore viene riscaldato, le pause tra gli impulsi sono minime (sono necessarie per eliminare la corrente passante VT4, VT5) e la potenza rilasciata dall'elemento riscaldante è la massima. Non appena la punta del saldatore si è riscaldata alla temperatura impostata, le pause aumentano, gli impulsi si accorciano della stessa quantità, per cui la potenza diminuisce e la temperatura si stabilizza. Tutto il circuito è alimentato da una tensione raddrizzata di 220 V che passa attraverso il filtro L1 L2 C17 C18. L'elemento riscaldante del saldatore è collegato all'avvolgimento 3-4 del trasformatore T2. Un avvolgimento separato 1-2 viene utilizzato anche per l'isolamento galvanico della termocoppia. La tensione di questo avvolgimento viene raddrizzata dal ponte VD4, carica il condensatore C13 ad una tensione vicina all'ampiezza degli impulsi e poco dipendente dalla loro larghezza. L'alimentazione viene fornita ai microcircuiti da C13 attraverso lo stabilizzatore parametrico R21 VD3. Per avviare il convertitore, premere brevemente il pulsante SA1. In questo caso, la tensione di 300 V dal condensatore C16 attraverso i resistori limitatori di corrente R22, R26 è collegata al diodo zener VD3, fornendo la tensione di alimentazione iniziale ai microcircuiti. Il convertitore, avviato, fornisce alimentazione al circuito dall'avvolgimento 12 T2 dopo aver rilasciato il pulsante SA1. Sebbene R23, R26 forniscano sicurezza elettrica, dovresti evitare di toccare la punta del saldatore e premere contemporaneamente il pulsante di avvio. Dopo aver rilasciato l'ultimo saldatore ha un completo isolamento galvanico dalla rete. Il LED HL12 è collegato all'avvolgimento 2 del trasformatore T22 tramite R1, non solo segnala l'inclusione del saldatore, ma serve anche come una sorta di indicatore della modalità operativa dello stabilizzatore termico: quando il saldatore è acceso, il LED si accende con la massima luminosità (massima potenza), quando la punta viene riscaldata alla temperatura di stabilizzazione, la luminosità del bagliore diminuisce leggermente, segnalando la prontezza del saldatore per il lavoro. Il dispositivo può utilizzare le resistenze MLT indicate sullo schema di potenza. R19 - qualsiasi variabile di piccole dimensioni. Va notato che la dipendenza della temperatura dall'angolo di rotazione della manopola R19 sarà la stessa della resistenza, quindi, se si desidera una scala di temperatura lineare, viene utilizzato un resistore di gruppo A. Condensatori C14, C15, C17, C18 tipo K73-17; C12, C13, C16 - K50-27, K50-29, K50-35. Il resto è in ceramica. I transistor VT4, VT5 possono essere sostituiti con KT858A, KT859A, KT872A e altri microcircuiti ad alta tensione, K561LA7, K561TM2 - con quelli corrispondenti delle serie 564, 164. Interruttore SA1 - qualsiasi di piccole dimensioni senza fissazione. Le bobine L1, L2 sono avvolte su un circuito magnetico toroidale K16x10x4,5 in ferrite M2000HM1 e contengono 20 spire di filo PELSHO-0,25 piegate a metà. Per il trasformatore T1, viene utilizzato lo stesso nucleo di L1, L2. L'avvolgimento 1-2 contiene 150 giri di filo PELSHO-0,15, gli avvolgimenti 3-4, 5-6 - 14 giri di PELSHO-0,25 ciascuno. Il trasformatore T2 è avvolto su un anello K28x16x9 in ferrite M2000HM1. Innanzitutto, l'avvolgimento viene avvolto 5-6 - 230 giri di filo PELSHO0,25. L'avvolgimento 1-2 contiene 53 giri di PELSHO-0,15. L'avvolgimento 3-4 è avvolto per ultimo con un filo PEV-2 1,0. Per un saldatore con una resistenza dell'elemento riscaldante di 15 ohm, l'avvolgimento 3-4 contiene 42 giri e la potenza massima è di circa 40 watt. Affinché i saldatori con una diversa resistenza del riscaldatore possano essere alimentati dal blocco fabbricato, l'avvolgimento 3-4 è realizzato con rubinetti. Il design dell'alimentatore è arbitrario. Tutto dipende dal gusto e dalle capacità del radioamatore. Sono riuscito a posizionare il dispositivo in una custodia di 85x80x20 mm, incollata da polistirolo e chiusa con un coperchio di metallo. L'installazione si è rivelata molto densa: cerniera stampata. L'unità elettronica è stata preassemblata, regolata e testata su una breadboard. Il saldatore può essere realizzato utilizzando la tecnologia descritta in [2]. È vero, secondo me, la scelta di un supporto di alimentazione della lampadina per realizzare una termocoppia non è del tutto riuscita: il filo è troppo spesso e la sua lunghezza è insufficiente. A tale scopo è più conveniente utilizzare un filo con un diametro di 0,2-0,3 mm. Per stabilire il dispositivo, una sorgente CC esterna di 30-35 V è collegata al condensatore C13 ("più" della sorgente - al "più" di C13), la termocoppia del saldatore - alle prese 1-2 ( nella polarità indicata) del connettore X1. Per regolare la temperatura del saldatore, il suo elemento riscaldante è alimentato dal LATR. Innanzitutto, l'amplificatore operazionale è bilanciato con il resistore R11 e, se necessario, il guadagno viene regolato selezionando i resistori R5 e R6, mantenendoli uguali. Quando la modalità è impostata correttamente, la tensione al pin 6 relativa al pin 4 di DA1 passa da 10-11 V (alla minima temperatura della punta saldante) a 3-4 V (al massimo). Per determinare la temperatura, ad esempio, si può utilizzare la fusione del polietilene (limite inferiore) e del piombo (limite superiore). Successivamente, utilizzando un oscilloscopio, controllano la presenza degli oscillogrammi corrispondenti nei punti caratteristici (Fig. 2). Particolare attenzione dovrebbe essere prestata all'ampiezza dell'impulso (Fig. 2, e), che corrisponde all'intervallo di guardia t3 - l'intervallo di tempo in cui i transistor VT4 e VT5 sono chiusi, t3 è impostato pari a 4-5 μs con una saldatura a freddo stirare selezionando R16. In conclusione, la fonte di alimentazione esterna è scollegata da C13, il riscaldatore del saldatore è collegato agli slot 3-4 del connettore X1 e, dopo aver acceso l'alimentatore, avviarlo premendo il pulsante SA1, mentre il LED HL1 dovrebbe accendersi su. Il rubinetto di avvolgimento 3-4 T2 è selezionato in modo tale che il saldatore si riscaldi fino alla temperatura operativa in 30-50 s e l'alimentatore sia in modalità di stabilizzazione della temperatura in qualsiasi posizione della manopola del regolatore R19. Puoi verificarlo in questo modo. In stato stazionario, ruotare leggermente la manopola di controllo della temperatura in una direzione e poi nell'altra, mentre la luminosità del LED in un caso dovrebbe diminuire sensibilmente, nell'altro aumentare. Dopo aver posizionato il dispositivo nell'alloggiamento, calibrare la scala del termoregolatore. letteratura:
Autore: I.N.Tanasiychuk
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