Для приличного качества проведения паяльных работ, домашнему мастеру, и тем более радиолюбителю, пригодится простой и удобный регулятор температуры жала паяльника. Впервые схему устройства, я увидел в журнале «Юный техник» начала 80-х, и собрав несколько экземпляров, использую до сих пор.
Для сборки устройства потребуются:
-диод 1N4007 или любой другой, с допустимым током 1А и напряжением 400 – 600В.
-тиристор КУ101Г.
-электролитический конденсатор 4,7 микрофарад с рабочим напряжением 50 – 100В.
-сопротивление 27 – 33 килоом с допустимой мощностью 0,25 – 0,5 ватт.
-переменный резистор 30 или 47 килоом СП-1, с линейной характеристикой.
Для простоты и наглядности я нарисовал размещение и взаимное соединение деталей.
Перед сборкой необходимо изолировать и отформовать выводы деталей. На выводы тиристора надеваем изоляционные трубочки длинной 20мм., на выводы диода и резистора 5мм. Для наглядности можно использовать цветную ПВХ изоляцию, снятую с подходящих проводов, или присаживаем термоусадку. Стараясь не повредить изоляцию загибаем проводники, руководствуясь рисунком и фотографиями.
Все детали монтируются на выводах переменного резистора, соединяясь в схему четырьмя точками пайки. Заводим проводники компонентов в отверстия на выводах переменного резистора всё подравниваем и припаиваем. Укорачиваем выводы радиоэлементов. Плюсовой вывод конденсатора, управляющий электрод тиристора, вывод сопротивления, соединяем вместе и фиксируем пайкой. Корпус тиристора является анодом, для безопасности, изолируем его.
Для придания конструкции законченного вида, удобно воспользоваться корпусом от блока питания с сетевой вилкой.
На верхней грани корпуса сверлим отверстие диаметром 10 мм. В отверстие вставляем резьбовую часть переменного резистора и фиксируем его гайкой.
Для подключения нагрузки я использовал два разъёма с отверстиями под штыри диаметром 4 мм. На корпусе размечаем центры отверстий, с расстоянием между ними 19 мм. В просверленные отверстия диаметром 10 мм. вставляем разъёмы, фиксируем гайками. Соединяем вилку на корпусе, выходные разъёмы и собранную схему, места пайки можно защитить термоусадкой. Для переменного резистора необходимо подобрать ручку из изоляционного материала такой формы и размера, чтобы закрыть ось и гайку. Собираем корпус, надёжно фиксируем ручку регулятора.
Проверяем регулятор, подключив в качестве нагрузки лампу накаливания 20 - 40 ватт. Вращая ручку, убеждаемся в плавном изменении яркости лампы, от половины яркости до полного накала.
При работе с мягкими припоями (например ПОС-61), паяльником ЭПСН 25, достаточно 75% мощности (положение ручки регулятора примерно посередине хода). Важно: на всех элементах схемы присутствует напряжение питающей сети 220 вольт! Необходимо соблюдать меры электробезопасности.
Паяльник – это инструмент, без которого домашнему мастеру не обойтись, но устраивает прибор не всегда. Дело в том, что обычный паяльник, не имеющий терморегулятора и нагревающийся вследствие этого до определенной температуры, обладает рядом недостатков.
Схема устройства паяльника.
Если при непродолжительной работе без регулятора температуры вполне возможно обойтись, то у обычного паяльника, длительное время включенного в сеть, его недостатки проявляются в полной мере:
- припой скатывается с чрезмерно нагретого жала, в результате чего пайка оказывается непрочной;
- на жале образуется окалина, которую приходится часто зачищать;
- рабочая поверхность покрывается кратерами, а их необходимо удалять напильником;
- он неэкономичен – в промежутках между сеансами пайки, порой достаточно длительными, продолжает потреблять из сети номинальную мощность.
Терморегулятор для паяльника позволяет оптимизировать его работу:
Рисунок 1. Схема простейшего терморегулятора.
- паяльник не перегревается;
- появляется возможность подобрать значение температуры паяльника, оптимальное для конкретной работы;
- во время перерывов достаточно с помощью регулятора температуры снизить нагрев жала, а затем в нужное время быстро восстановить требуемую степень нагрева.
Конечно, в качестве терморегулятора для паяльника на напряжение 220 В можно применить ЛАТР, а для паяльника на 42 В – блок питания КЭФ-8, но они имеются не у всех. Еще один выход из положения – применение в качестве регулятора температуры промышленного светорегулятора, но они не всегда имеются в продаже.
Регулятор температуры для паяльника своими руками
Вернуться к оглавлению
Простейший терморегулятор
Это устройство состоит всего из двух деталей (рис. 1):
- Кнопочный выключатель SA с размыкающими контактами и фиксацией состояния.
- Полупроводниковый диод VD, рассчитанный на прямой ток порядка 0,2 А и обратное напряжение не ниже 300 В.
Рисунок 2. Схема терморегулятора, работающего на конденсаторах.
Работает этот регулятор температуры следующим образом: в исходном состоянии контакты выключателя SA замкнуты и ток протекает через нагревательный элемент паяльника во время как положительных, так и отрицательных полупериодов (рис. 1а). При нажатии на кнопку SA его контакты размыкаются, но полупроводниковый диод VD пропускает ток лишь во время положительных полупериодов (рис. 1б). В результате мощность, потребляемая нагревателем, уменьшается вдвое.
В первом режиме паяльник быстро прогревается, во втором – его температура несколько снижается, перегрева не наступает. В результате можно паять в довольно комфортных условиях. Выключатель вместе с диодом включают в разрыв питающего провода.
Иногда выключатель SA монтируется на подставке и срабатывает, когда паяльник кладут на нее. В перерывах между пайкой контакты выключателя разомкнуты, мощность нагревателя снижена. Когда паяльник поднимают, потребляемая мощность возрастает и он быстро нагревается до рабочей температуры.
В качестве балластного сопротивления, с помощью которого можно уменьшить мощность, потребляемую нагревателем, можно использовать конденсаторы. Чем меньше их емкость, тем больше сопротивление протеканию переменного тока. Схема простого терморегулятора, работающего на этом принципе, приведена на рис. 2. Он рассчитан на подключение паяльника мощностью 40 Вт.
Когда разомкнуты все выключатели, тока в цепи нет. Комбинируя положение выключателей, можно получить три степени нагрева:
Рисунок 3. Схемы симисторных терморегуляторов.
- Наименьшая степень нагрева соответствует замыканию контактов выключателя SA1. При этом последовательно с нагревателем включается конденсатор С1. Его сопротивление довольно велико, поэтому падение напряжения на нагревателе порядка 150 В.
- Средняя степень нагрева соответствует замкнутым контактам выключателей SA1 и SA2. Конденсаторы С1 и С2 включаются параллельно, общая емкость увеличивается вдвое. Падение напряжения на нагревателе возрастает до 200 В.
- При замыкании выключателя SA3 независимо от состояния SA1 и SA2 на нагреватель подается полное напряжение сети.
Конденсаторы С1 и С2 неполярные, рассчитанные на напряжение не менее 400 В. Для достижения необходимой емкости можно несколько конденсаторов соединить параллельно. Через резисторы R1 и R2 конденсаторы разряжаются после отключения регулятора от сети.
Есть еще один вариант простого регулятора, который по надежности и качеству работы не уступает электронным. Для этого последовательно с нагревателем включается переменный проволочный резистор СП5-30 или какой-нибудь иной, имеющий подходящую мощность. Например, для 40-ваттного паяльника подойдет резистор, рассчитанный на мощность 25 Вт и имеющий сопротивление порядка 1 кОм.
Вернуться к оглавлению
Тиристорный и симисторный терморегулятор
Работа схемы, приведенной на рис. 3а, очень похожа работу разобранной ранее схемы на рис. 1. Полупроводниковый диод VD1 пропускает отрицательные полупериоды, а во время положительных полупериодов ток проходит через тиристор VS1. Доля положительного полупериода, в течение которого тиристор VS1 открыт, зависит в конечном счете от положения движка переменного резистора R1, регулирующего ток управляющего электрода и, следовательно, угол отпирания.
Рисунок 4. Схема симисторного терморегулятора.
В одном крайнем положении тиристор открыт в течение всего положительного полупериода, во втором – полностью закрыт. Соответственно, мощность, рассеиваемая на нагревателе, меняется от 100% до 50%. Если отключить диод VD1, то мощность будет меняться от 50% до 0.
На схеме, приведенной на рис. 3б, тиристор с регулируемым углом отпирания VS1 включен в диагональ диодного моста VD1-VD4. Вследствие этого регулировка напряжения, при котором отпирается тиристор, происходит как во время положительного, так и в течение отрицательного полупериода. Мощность, рассеиваемая на нагревателе, меняется при повороте движка переменного резистора R1 от 100% до 0. Можно обойтись и без диодного моста, если в качестве регулирующего элемента применить не тиристор, а симистор (рис. 4а).
При всей привлекательности терморегулятор с тиристором или симистором в качестве регулирующего элемента обладает следующими недостатками:
- при скачкообразном нарастании тока в нагрузке возникают сильные импульсные помехи, проникающие затем в осветительную сеть и эфир;
- искажение формы сетевого напряжения за счет внесения в сеть нелинейных искажений;
- снижение коэффициента мощности (cos ϕ) за счет внесения реактивной составляющей.
Для сведения к минимуму импульсных помех и нелинейных искажений желательна установка сетевых фильтров. Самое простое решение – ферритовый фильтр, представляющий собой несколько витков провода, намотанных на ферритовое кольцо. Такие фильтры применяют в большинстве импульсных блоков питания электронных устройств.
Ферритовое кольцо можно взять из проводов, соединяющих системный блок компьютера с периферийными устройствами (например, с монитором). Обычно на них есть цилиндрическое утолщение, внутри которого находится ферритовый фильтр. Устройство фильтра показано на рис. 4б. Чем больше витков, тем выше качество фильтра. Размещать ферритовый фильтр следует как можно ближе к источнику помех – тиристору или симистору.
В устройствах с плавным изменением мощности следует откалибровать движок регулятора и отметить маркером его положения. При настройке и установке следует отключить устройство от сети.
Схемы всех приведенных устройств достаточно просты и их в состоянии повторить человек, обладающий минимальными навыками в сборке электронных устройств.
Давно известно, что когда паяльник перегревается, то жало покрывается окислами и быстро выгорает, особенно у дешевых китайских. Поэтому соберем хорошую схему регулятора мощности, которая будет управлять степенью его нагрева.
Основным элементом схемы является мощный симистор (симметричный тиристор). Он работает также как тиристор, но не имеет анода и катода, ток в нем может протекать в обоих направлениях. Управляет симистор симетричный динистор или диак, в данном случае DB3 (советский аналог КН 102).
Динистор можно найти в балласте эконом лампы, в электронном трансформаторе или купить (стоит копейки). Динистор можно условно назвать разрядником. Он имеет определенное напряжение пробоя и откроется только по достижении этого значения.
По даташиту на DB3 это в среднем 28- 30В. При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через R1 и R2. Когда напряжение дойдет до значения пробоя динистора, он откроется и на управляющий электрод симистора поступит напряжение. Симистор сработает (откроется), ток пойдет через нагрузку.
ЦепочкаVD1, VD2,C2, R3 предназначена для нормального срабатывания тиристора при минимальной выходной мощности. Принцип работы всех аналогичных схем одинаков: чем больше время задержки включения тиристора, тем меньше выходная мощность.
Данная схема отличается тем, что стабильно работает при любой выходной мощности. Заменив только тиристор на более мощный можно получить регулятор, способный коммутировать нагрузку в десятки киловатт. Например, у меня прошлой зимой он использовался с обогревателем на 5кВт. Если регулятор используется для паяльника то можно обойтись без теплоотвода. В случае мощных нагрузок понадобится соответствующий радиатор.
Печатная плата компактная и может поместиться в спичечном коробке, можно собрать регулятор даже в рукоятке паяльника. Я собрал его в небольшом корпусе. Кстати, многие китайские промышленные паяльники дополненые таким простым регулятором анонсируют как “паяльную станцию”.
Список компонентов
- Купить готовый регулятор мощности можно
- Купить симистор можно
- Динистор 30шт за 0,85$ купить можно
- Диоды 1n4007 100шт за 0,75$ купить можно
Паяльник с регулировкой температуры – электроинструмент, необходимый для пайки подверженных перегреву различных радиодеталей (транзисторов, резисторов, конденсаторов, микросхем, диодов). Используют его не только начинающие и опытные радиолюбители, домашние мастера, но и специалисты, занимающиеся ремонтом электронных устройств. Значительно возросшая в последнее популярность такого электроинструмента объясняется его многочисленными плюсами, возможностью сборки своими руками.
Конструкция
Самый простой инструмент данного вида с терморегуляцией состоит из следующих частей:
- Корпус с печатной платой внутри – цилиндрическая полая ручка из плотного пластика
- Плата управления – расположенный внутри полой ручки контроллер;
- Регулятор – резистор с переменным сопротивлением, имеющим вращающуюся круглую ручку с указанием значений температуры;
- Светодиод – индикатор, сигнализирующий о том, что жало нагрелось до заданной температуры;
- Трубка-фиксатор с гайкой – штуцер со вставляемым внутрь его жалом и подвижной гайкой, при помощи которой он прикручивается к корпусу;
- Нагревательный элемент – трубка, на которую одевается жало;
- Несгораемое жало – предварительно залуженная насадка конической формы термостойким несгораемым покрытием.
Во многих современных моделях данного электроинструмента регулятор выполнен в виде двух кнопок, значение температуры указывается на небольшом монохромном жидкокристаллическом дисплее.
Для чего повышать мощность
Повышение мощности, следовательно, температуры необходимо для того, чтобы производить пайку различных по устойчивости к температурному воздействию и размерам радиодеталей. Так, для пайки мелких тиристоров конденсаторов небольшой емкости необходима температура значительно меньшая, чем для их более крупных аналогов.
Принцип работы
Нагрев и поддержание заданной температуры жала такого регулируемого паяльника происходят следующим образом:
- При подключении устройства к источнику питания ток поступает на регулятор;
- Посредством изменения сопротивления регулятора устанавливается определённый уровень мощности нагревательного элемента, которому соответствует заранее вычисленная и установленная при испытаниях инструмента температура жала;
- Поддержание строго определенной температуры жала происходит, благодаря расположенному внутри него термодатчика – небольшой термопары, предотвращающей перегревание жала.
Благодаря наличию управляющей нагревом платы, термодатчика, в процессе работы с таким инструментом исключены перегревание и перепаливание очень чувствительных к повышенным температурам радиодеталей. К тому же, в отличие от нерегулируемых аналогов, такие инструменты полностью защищены от пробоя фазы на жало.
Разновидности паяльников с регулировкой температуры
Все современные устройства, применяемые как отдельные электроинструменты, так и в составе паяльных станций, в зависимости от вида нагревательного элемента и способа нагрева жала, подразделяются на импульсные, устройства с нихромовым и керамическим нагревателем.
Импульсный паяльник
Такой паяльник представляет собой устройство, работающее от сети, при этом понижающее сетевое напряжение, но увеличивающее частоту тока. Работает такое устройство не все время, только во время нажатия кнопки на рукояти. Благодаря этому, оно экономичнее аналогов других видов, позволяет выполнять пайку очень мелких и деликатных радиодеталей.
С нихромовым нагревателем
Классический нихромовый нагревательный элемент такого устройства представляет собой металлическую трубку с намотанными на нее стеклотканью, слюдой и многочисленными витками тонкой нихромовой проволоки. При нагреве проволока, обладающая большим сопротивлением, разогревает трубку со вставленным в нее медным жалом.
С керамическим нагревателем
В таких устройствах жало одевают на трубчатый керамический нагревательный элемент, обладающий электропроводностью и большим сопротивлением. При прохождении тока эта керамическая трубка почти мгновенно разогревается, обеспечивая максимально быстрый нагрев установленного на ней жала.
Преимущества и недостатки
Паяльник с регулятором температуры имеет ряд плюсов и минусов.
К преимуществам такого инструмента относятся:
- Возможность регулировки температуры;
- Полное исключение риска перегрева и порчи чувствительных к высоким температурам радиодеталей;
- Быстрый нагрев;
- Доступная цена;
- Наличие в комплекте к устройству комплекта несгораемых жал – предварительно залуженных насадок, имеющих специальное необгарающее покрытие.
Из недостатков таких устройств можно выделить:
- Низкую ремонтопригодность;
- Высокую стоимость качественных полупрофессиональных и профессиональных моделей;
- Хрупкость нагревательного элемента из керамики.
Также недостатком дешевых моделей является поддельный керамический нагреватель, представляющий собой полую керамическую трубку, внутри которой расположен асбестовый стержень с намотанной тонкой нихромовой проволокой. Из-за маленькой толщины проволоки такие нагреватели очень быстро выходят из строя по причине термострикции – разрыва проволоки при ее остывании.
Управление нагревом
Для управления нагревом в таких устройствах служат аналоговый или цифровой (кнопочный) терморегулятор, термодатчик в нагревательном элементе и управляющая плата. В некоторых моделях и усовершенствованных простых паяльниках регулировка температуры происходит, благодаря двухпозиционным переключателям, диммерам, электронным блокам управления.
Переключатели и диммеры
Для регулировки температуры жала паяльника применяют такие устройства, как:
- Переключатели – двухпозиционные тумблера, позволяющие переключать инструмент в режим ожидания или максимального нагрева;
- Диммеры – подключаемые в разрыв провода регуляторы с круглой плавно вращающейся ручкой, позволяющие производить очень тонкую регулировку степени нагрева жала.
Блоки управления
Блок управления представляет собой расположенную отдельно от устройства управляющую плату с регулировочным резистором. В некоторые блоки управления также встроен понижающий трансформатор.
Самые совершенные и многофункциональные блоки управления вместе с подключенными к ним паяльниками представляют собой такой вид устройств, как паяльные станции.
Самостоятельное изготовление регуляторов мощности для паяльников
Регулятор мощности для паяльника можно не только приобрети, но и достаточно легко собрать самостоятельно. Монтируют его в разрыв сетевого кабеля устройства в корпусах от небольших старых электроприборов. Для пайки схем применяют перфорированные текстолитовые платы с медным покрытием.
Ниже приведены схемы наиболее часто собираемых терморегуляторов на основе таких радиодеталей, как переменный резистор, симистор, тиристор.
Из резистора
Самый простой терморегулятор для паяльника на основе переменного резистора собирается по приведенной ниже схеме.
Из тиристора
Плата терморегулятора на основе тиристора имеет следующую принципиальную схему.
Из симистора
Самый простой терморегулятор на таких полупроводниковых деталях, как симисторы, можно собрать по следующей схеме.
Схемы регуляторов
Регулятор для паяльника может быть собран по двум схемам: диммерной и ступенчатой.
Диммерная
Диммерная схема включает в себя один регулятор (диммер), подключенный к разрыву сетевого кабеля устройства.
Ступенчатая
Собираемый своими руками регулятор мощности для паяльника по ступенчатой схеме подразумевает монтаж дополнительного контроллера в пластиковом корпусе.
Видео
Температура жала паяльника зависит от многих факторов.
- Входного напряжения сети, которое не всегда стабильно;
- Рассеивания тепла в массивных проводах или контактах, на которых производится пайка;
- Температуры окружающего воздуха.
Для качественной работы требуется поддерживать тепловую мощность паяльника на определенном уровне. В продаже есть большой выбор электроприборов с регулятором температуры, однако стоимость таких устройств достаточно высокая.
Еще более продвинутыми являются паяльные станции. В таких комплексах расположен мощный блок питания, при помощи которого можно контролировать температуру и мощность в широких пределах.
Цена соответствует функциональности.
А что делать, если паяльник уже имеется, и покупать новый с регулятором не хочется? Ответ простой – если вы умеете пользоваться паяльником, сможете изготовить и дополнение к нему.
Регулятор для паяльника своими руками
Эта тема давно освоена радиолюбителями, которые как никто другой заинтересованы в качественном инструменте для паяния. Предлагаем вам несколько популярных решений с электросхемами и порядком сборки.
Двухступенчатый регулятор мощности
Такая схема работает на устройствах с питанием от сети переменного напряжения 220 вольт. В разрыв цепи одного из питающих проводников, параллельно друг другу подключается диод и выключатель. Когда контакты выключателя замкнуты – паяльник запитан в стандартном режиме.
При размыкании – ток проходит через диод. Ели вы знакомы с принципом протекания переменного тока – работа устройства будет понятно. Диод, пропуская ток лишь в одном направлении – отсекает каждый второй полупериод, понижая напряжение вдвое. Соответственно, в два раза снижается мощность паяльника.
В основном, такой режим питания используется при длительных паузах во время работы. Паяльник находится в дежурном режиме, и наконечник не сильно охлаждается. Для приведения температуры к 100% значению, включаем тумблер – и через несколько секунд можно продолжать пайку. При снижении нагрева меньше окисляется медное жало, продлевая срок службы прибора.
Двухрежимная схема на маломощном тиристоре
Данный регулятор напряжения для паяльника подходит к маломощным устройствам, не более 40 Вт. Дли силового управления, используется тиристор КУ101Е (на схеме – VS2). Несмотря на компактные размеры и отсутствие принудительного охлаждения – он практически не греется в любом режиме.
Тиристором управляет схема из переменного резистора R4 (использован обычный СП-04 сопротивлением до 47К) и конденсатора С2 (электролит 22мф).
Принцип работы следующий:
- Режим ожидания. Резистор R4 выставлен не максимальное сопротивление, тиристор VS2 закрыт. Питание паяльника осуществляется через диод VD4 (КД209), снижая напряжение до 110 вольт;
- Рабочий режим с регулировкой. В среднем положении резистора R4, тиристор VS2 начинает открываться, частично пропуская через себя ток. Переход в рабочий режим контролируется с помощью индикатора VD6, который зажигается при напряжении на выходе регулятора 150 вольт.
ВАЖНО! Проверка выполняется под нагрузкой, то есть с подключенным паяльником.
При вращении резистора R2 напряжение на входе в паяльник должно плавно изменяться. Схема помещается в корпусе накладной розетки, что делает конструкцию очень удобной.
ВАЖНО! Необходимо надежно изолировать компоненты термоусадочной трубкой, для предотвращения замыкания в корпусе – розетке.
Дно розетки закрывается подходящей крышкой. Идеальный вариант – не просто накладная, а герметичная уличная розетка. В данном случае выбран первый вариант.
Получается своеобразный удлинитель с регулятором мощности. Пользоваться им очень удобно, на паяльнике нет никаких лишних приспособлений, и ручка регулятора всегда под рукой.
Регулятор на микроконтроллере
Если вы считаете себя продвинутым радиолюбителем, можно собрать достойный лучших промышленных образцов, регулятор напряжения с цифровой индикацией. Конструкция представляет собой полноценную паяльную станцию с двумя выходными напряжениями – фиксированным 12 вольт и регулируемым 0-220 вольт.
Низковольтный блок реализован на трансформаторе с выпрямителем, и особой сложности в изготовлении не представляет.
ВАЖНО! При изготовлении блоков питания с разными уровнями напряжения, обязательно установите несовместимые между собой розетки. Иначе можно вывести из строя низковольтный паяльник, по ошибке подключив его к выходу 220 вольт.
Блок управления переменной величиной напряжения выполнен на контроллере PIC16F628A.
Подробности схемы и перечисление элементной базы ни к чему, все видно на схеме. Силовое управление выполнено на симисторе ВТ 136 600. Управление подачей мощности реализовано с помощью кнопок, количество градаций – 10. Уровень мощности от 0 до 9 показывается на индикаторе, который также подключен к контроллеру.
Генератор тактов подает импульсы на контроллер с частотой 4 МГц, это и есть скорость работы программы управления. Поэтому контроллер моментально реагирует на изменение входного напряжения, и стабилизирует выходное.
Схема собирается на монтажной плате, на весу или картонке такое устройство не спаять.
Монтаж двусторонний.
Для удобства станцию можно собрать в корпусе для радиоподелок, или в любом другом, подходящего размера.
В целях безопасности, розетки на 12 и 220 вольт размещаются на разных стенках корпуса. Получилось надежно и безопасно. Такие системы отработаны многими радиолюбителями и доказали свою работоспособность.
Как видно из материала, можно самостоятельно изготовить регулируемый паяльник с любыми возможностями и на любой кошелек.
