Паяльник с регулировкой температуры своими руками

Паяльник с регулировкой температуры своими руками

Регулятор мощности в вилке паяльника

Автор: Александр Сычугов
Опубликовано 12.04.2012
Создано при помощи КотоРед.

О регуляторах мощности для паяльников очень много написано статей и приведено множество разнообразных схем, в том числе и на сайте РадиоКот. Интерес к данному типу устройств, как видно не ослабевает, да это и понятно, ведь от него зависит качество пайки, долговечность жала паяльника и самого паяльника. И тот кто делает первые шаги в электронике, в первую очередь должен позаботится о комфортных условиях пайки. Наверно кто-то скажет: « ну вот опять о регуляторе мощности », но тем не менее хочется поделится ещё одной конструкцией, именно для паяльника, возможно она окажется кому нибудь полезной (а точнее несколькими конструкциями на данную тему).

Работая в сфере промышленной автоматики, частенько приходится производить ремонтные работы с участием паяльника на различных объектах, отдалённых от основного рабочего места, и бывает забываешь брать с собой регулятор, да и иногда приходится одалживать паяльник лицам, которые возвращают потом его с обгоревшим жалом. Кроме того, я не единственный пользователь этого паяльника, так как работаю по сменам, после этого приходится опять браться за напильник и приводить жало в порядок, к тому же из-за повышенного напряжения в сети (238В) он быстро перегревался. Размышляя над всем этим, мне пришла идея, вместо стандартной вилки паяльника использовать миниатюрный регулятор мощности, который был бы непосредственно закреплён на шнуре паяльника и сопровождал бы его всюду где он нужен. За основу была взята схема с амплитудно-фазовым принципом работы и содержащая наименьшее число деталей, дополненная индикатором включения регулируемой фазы, что упрощает регулировку за счёт визуализации по яркости свечения светодиода. Смотри схему и плату:

Плату конечно нужно проектировать под конкретный корпус. Плата 63Х32

Использование одного полупериода для регулировки себя оправдывает в отличии от двухполупериодных регуляторах с использованием симисторов, которые хороши для регулировки освещения и нагревательных приборов, не требующих дежурного режима. Паяльник всегда должен быть нагретым, даже если им какое-то время не пользуются. Это хорошо реализуется за счёт одного полупериода — повернул рукоятку влево до отказа и он всегда будет готов к работе. При необходимости осуществлять пайку — повернул рукоятку в право до зажигания индикатора и далее по яркости индикатора и можно паять. Индикатор зажигается при напряжении на нагрузке= 150. 160В и далее яркость плавно увеличивается при увеличении напряжения до 220В. Ниже 150..160В индикатор гаснет, вернее, еле заметно подсвечивается, напряжение при этом на нагрузке соответствует 127. 130В в зависимости от напряжения в сети. Для каждого паяльника своё оптимальное напряжение. Подобный регулятор я использую дома вот уже почти 30 лет и за всё время он не разу не отказал и паяльник служит столько же . Вот этот антиквариат : (проверка работоспособности, дежурный режим).

В качестве корпуса для вилки я использовал корпус от зарядного устройства для сотового телефона смотри фото: (плата и корпус)

Момент зажигания индикатора 150. 160В

Теперь регулятор мощности всегда с паяльником, как неразлучные друзья. И я забыл о проблемах с жалом паяльника. ( В данном варианте можно использовать паяльник не более 40 Вт.) . Используемые детали:

VS1 = КУ101Е; С1= 22мкФ Х 63В К50-29; R2 = ОМЛТ -0.5 10К; R3 = СП-04 0. 5Вт 47К; VD1 = SY103/ 05 ; R1 = ОМЛТ 0.5 47К ; VD2 = LED от китайского зарядного устройства. VD3 = КД209А,Б

В плате сделан вырез для резистора СП-04. Если использовать СП4-1 то вырез не нужен.

Вот ещё один вариант исполнения переносного регулятора мощности для паяльника. В данном варианте используется схема с импульсно-фазовым управлением. В отличии от предыдущей схемы, импульсно фазовый способ осуществляет более точное регулирование, смотри схему:

Данный регулятор так же снабжён индикатором мощности ( в конструкции он пока отсутствует). Регулировка осуществляется плавно от 130В до 220В. Резистор R1 = 100К, но установлен на 120К для более чёткого выражения зоны ( 45 град. Поворота рукоятки где напряжение практически не изменяется и соответствует 130В). В этом варианте используются более мощные диоды Д246Б и тиристор КУ202Л, что позволяет подключать нагрузку до 500Вт ( паяльник на 100Вт). Если использовать двухполупериодное регулирование, включив тиристор в диагональ моста из диодов Д246Б, то регулировка осуществляется от 50В до 220В. Регулятор собран в корпусе от сетевого источника питания-адаптера (пустые корпуса продаются в специализированных магазинах и стоят 40р). В корпус вмонтированы двойная клемма для вилки паяльника (от старого ТВ) и регулировочный резистор R1 120 К СП-04 0.5Вт. Используются номиналы в скобках. Под рукояткой резистора сделана шкала, проградуированная в Вольтах действующего значения 127. 220В, для точной установки мощности паяльника, смотри фото: (Плата и внешний вид) Плата 57х46

Ну уж и за одно ещё регулятор мощности для паяльника, реализующий широтно-импульсный принцип регулирования для одного полупериода напряжения. Схема этого регулятора была опубликована в одном из старых журналов радио (без транзистора VT3) и немного другой схемотехникой управления выходным тиристором. После изготовления прибора по схеме из журнала устройство не совсем хорошо работало: при повышенном напряжении сети 238В тиристор во время паузы самопроизвольно включался, при напряжении в сети 227. 230В -отрабатывал импульсы и паузы, но при этом другие экземпляры тиристоров в обще не включались (видимо, рабочий экземпляр попался с заниженными параметрами). В процессе наладки было установлено, что причиной не работоспособности являлся недостаточный ток управляющего электрода тиристора КУ202Л, поэтому был в ведён дополнительный каскад усиления на транзисторе КТ940А, смотри схему:

При этом проблемы устранились, все экземпляры тиристоров КУ202Л и КУ202Н с доработанной схемой работали.

Индикатор на тиратроне показывает длительности включения и отключения тиристора, по которым можно судить о средней мощности на паяльнике: 50% ( при минимальном импульсе), 75% (при равенстве длительности импульса и паузы) , 100% (при максимальной длительности импульса)

В регуляторе использованы транзисторы МП26А PNP Ik max= 150mA Uk э =70В U эбо = 70В h21= 20. 5 0. Тиратрон МТХ-90 VD1=Д814A VS1 = КУ202Л VT3 =КТ940А.

Все резисторы МЛТ 0.25Вт. Кроме R9 =18К 2Вт. И R11= 3.3К 0.5Вт.

В качестве корпуса для прибора так же можно использовать корпус от сетевого адаптера.

Регулировка температуры паяльника своими руками

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:

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.

Паяльник с регулировкой температуры.

Посвящается технической этике и культуре.

При правильной пайке припой (оловянно-свинцовый ПОС-61, олова 61 %):
1. блестит;
2. гладко и обтекаемо лежит на контактной площадке (КП) печатной платы и выводе детали;
3. его количество и вытекшего, но не испарившегося, флюса минимально.

При плохой пайке припой:
1. не блестит, что свидетельствует либо о не прогреве места спая (припой липнет), либо о его перегреве, при котором флюс испарился раньше времени (припой, как каша);
2. лежит комками, капельками, «крылом ласточки» – все это говорит, что мало флюса и много припоя;
3. его количество большое (плохая дозировка припоя) и грязь от флюса (плохая дозировка флюса и нет чистки жала паяльника от нагара).

Для правильной пайки нужно:
1. паяльник с регулировкой температуры (термостатированием около 270 °С);
2. жало с покрытием;
3. припой с флюсом, диаметром 0,5-0,8 мм для пайки SMD деталей, для остальных – 0,8 – 1,0 мм (припой лучше брать импортный, например, 63 % 8PK-033);
4. нагреватель жала – низковольтный, например, 24 в.

Помните, что у обычного паяльника 40 вт 220 в и стекло тканевой изоляции жала, ток в цепи «жало-деталь-рука», может составить несколько ма, которые легко могут повредить полупроводники (сопротивление тела человека около 1 ком).

Поэтому для уменьшения вероятности поражения током, или вывода из строя дорогой МС:
1. понижают напряжение питания паяльника с помощью трансформатора;
2. температуру его жала контролируют термопарой, и электронной схемой;
3. применяют острое конусное медное жало с покрытием (грязь теперь будет только от флюса, а не от меди);
4. очистку жала делают периодически во время пайки, вытирая жало о кусочек специальной губки (смоченной в воде);

Правильную пайку делают так:
1. на чистое жало наносят немного свежего припоя, для увеличения площади последующего теплового контакта в месте спая;
2. жалом одновременно касаются и вывода детали и его КП на плате, прогревая их;
3. затем касаются проволокой припоя (с флюсом) нужного диаметра места спая, дозируют растекающийся припой, быстро убирают проволоку, а затем и жало от места спая;
4. при пайке SMD компонентов их предварительно закрепляют на плате припоем за один вывод и при необходимости юстируют;
5. при передозировке припоя, его убирают с КП при помощи оплетки от экранированного кабеля.

О паяльнике

О блоке управления

Схема блока управления простая и доступна в повторении, надёжная в работе, хотя в конструкции блока управления имеется маленький недостаток — отсутствует индикатор температуры жала паяльника. Но как показала практика, для работы вполне достаточно хорошо откалиброванной шкалы, и вполне можно обойтись и без цифрового индикатора.

Принцип работы устройства

Напряжение от термопары паяльника, уровнем десятка милливольт, усиливается МС DA1.1, и подается на один вход компаратора DA1.2, а на другой его вход, подается постоянное регулируемое напряжение с резистивного делителя (задатчика температуры). Если температура жала начнет падать, то напряжение с термопары уменьшится, с выхода усилителя тоже уменьшится. И как только напряжение на выводе 5 МС станет выше, чем на выводе 6, компаратор переключится, и на его выходе напряжение станет +5 в. Транзистор ключа откроется, и через нагреватель паяльника пойдет ток около 2 а, при этом загорается красный светодиод «Нагрев». Через несколько секунд, рост температуры вызовет обратную ситуацию – напряжение на выходе компаратора станет 0 в, и ключ разомкнет цепь питания нагревателя, светодиод погаснет. В дальнейшем паяльник периодически (через полминуты) подогревается, включаясь на несколько секунд (зависит от интенсивности пайки и окружающей температуры).

В блоке питания применён тороидальный силовой трансформатор (O 80 х 35 мм), который практически не нагревается на холостом ходу. Так как ток через нагреватель паяльника идет около 20% времени, то диодный мост и трансформатор устанавливаются без радиатора, а корпус делается закрытым.Стабилизатор напряжения, и МДП-транзистор в корпусах ТО-220, практически, не нагреваются.Электронный модуль управления собран на сдвоенном ОУ, а блок питания выдает напряжения не стабилизированные +24 в и стабилизированные +5 в.Все детали монтируются на плате, размером 40 х 80 мм. Печатный вариант платы не разрабатывался, и Вы при желании можете сделать это самостоятельно и выложить здесь для других читателей.Выключатель и светодиоды, устанавливаются соответственно на заднюю и переднюю стенки корпуса.Предохранитель изолируют на проводе в кусочке термо-усадочной трубки.Трансформатор крепится на винт к верхней крышке корпуса, а плата устанавливается на 3-4 упора, приклеенные к корпусу, и крепится саморезами.Корпус изготавливают из фанеры толщиной 6 мм.

При настройке воспользуемся аналоговым прибором с ценой деления 0,2 в, 1 в и 0,5 ком.

1. Отключаем нагреватель паяльника от питания, замыкая затвор транзистора VT1 (выв. 1) на общий провод схемы.

Временно управлять затвором транзистора ключа вручную можно, используя простой переключатель «0 в» – «откл» – «+5 в», сделанный из трех контактов однорядного штыревого разъема типа PLS с шагом 2,54 мм и перемычки (джампера).

2. Включаем питание 220 в. Должен загореться зеленый светодиод «Сеть».
3. Проверяем без нагрузки напряжения в контрольных точках схемы.
4. Резисторы R4 и R6 не устанавливаем, а выводы подстроечного резистора R5 подключаем к общему проводу схемы и шине +5 в. Уменьшаем напряжение с задатчика температуры до минимума.
5. Подключаем нагреватель, замыкая затвор VT1 на +5 в, при этом загорится красный светодиод «Нагрев». Проверяем при нагрузке напряжение в контрольных точках схемы. Размыкаем затвор VT1 (убираем перемычку вообще).
6. При холодном паяльнике, очень медленно увеличиваем напряжение с задатчика температуры и одновременно держим на жале проволоку припоя. Как только припой стал плавиться, останавливаем увеличение напряжения на задатчике и измеряем его. Получилось например 1,3 вольта (аналогичное значение должно быть и на другом входе компаратора).

Помните о полярности подключения термопары. Если напряжение на выв. 1 микросхемы DA1.1 уменьшается, то поменяйте местами провода от термопары.

Если есть трех разрядный цифровой вольтметр (со шкалой 2 в), то можно определить начальную характеристику термопары. При температуре жала 25 °С получилось 0,68 в, при 60 °С (это когда жало уже трудно удержать в руках) – 0,74 в. Т.о. получаем (0,74 в–0,68 в)/(60 °С–25 °С)=17 мкв/ °С. Если это значение сравнить с дальнейшими исследованиями, то нетрудно догадаться, что характеристика термопары здесь занижена и нелинейна.

7. Определяем характеристику термопары с предположением, что она линейна (нелинейность имеет место ниже 150 °С). Напряжение термопары соответствующее 260 °С равно (1,3 в–0,7 в)/100=6 мв, следовательно, получаем (6 мв/ 260 °С)=23 мкв/ °C.
Из более точного исследования приходим, что характеристика термопары в точке 260 °С равна (1,34 в–0,74 в)/[(260 °С–60 °С)*100]=30 мкв/ °С.

8. Определяемся с верхним температурным пределом паяльника. Достаточно будет, взять значение 400 °С. Ему будет соответствовать усиленное напряжение термопары равное (400 °С*23 мкв/ °С)*100=0,92 в. Т.о. опорное напряжение для 400°С будет равно 0,7 в+0,92 в=1,62 в.

Более точное расчетное значение определим из учета нагрева паяльника на необходимые 400 °С–260 °С=140 °С. Т.о. ему будет соответствовать напряжение 30 мкв/ °С*140 °С=0,52 в, а опорное напряжение при 400 °С будет равно 1,34 в+0,52 в=1,86 в.

Далее в расчетах Uмакс=1,86 в.
9. Определяемся с номиналами резисторов R4 и R6 задатчика температуры при известном сопротивлении R5 (с учетом использования всего диапазона изменения подстроечника). Составляем (по закону Ома) линейную систему из 3-х уравнений с 3-мя неизвестными (R5 известно), решая которую приходим к следующим соотношениям:

R4*I=Uмин
(R4+R5)*I=Uмакс
(R4+R5+R6)*I= Uпит

R6=R5*( [Uмин/(Uмакс–Uмин)] * [Uпит/Uмин – 1] –1 )

Измеряем полное сопротивление R5. Для выбранного подстроечника R5=2,2 ком, при взятом ОУ Uмин=0,7 в, при взятом паяльнике Uмакс=1,86 в, при взятом напряжении питания Uпит=5 в получаем, что R4=2,2 ком*0,7 в/(1,86 в–0,7 в)=1,33 ком и R6=2,2 ком*( [0,7 в/(1,86 в–0,7 в)] * [5 в/0,7 в – 1] – 1)=5,96 ком. Выбираем резисторы ближайшего номинала, то есть ±1 % (±5 %) R4=1,33 (1,3) ком и R6=5,9 (6,2) ком.

Помним, что напряжению ±0,05 в на входе компаратора будет соответствовать ±17 °С (0,05 в/[100*30 мкв/ °C]) температурного диапазона. Это будет определять точность установки диапазона в ±4,2 % (0,05 в/[1,86 в–0,7 в]) и потребует точности резисторов ±2,1 % (±4,2 %/2) (в данном случае, подойдут и ±1 % (F) и ±5 % (J) резисторы размера 1206).

10. Впаиваем резисторы R4 и R6 на плату и делаем проверку: измеряем напряжения на делителе, и, исходя из них, определяем полученный температурный диапазон паяльника.

Если необходимо, можно подкорректировать номиналы. Но главное в другом – температура паяльника должна доходить до 300-350 °С, необходимых при монтаже крупных деталей и демонтаже, но не превышать максимум – 400-420 °С (как с точки зрения данной конструкции нагревателя, так и с точки зрения практики монтажа и техники безопасности).

Нижнюю граница температурного диапазона паяльника, можно сделать и со 150 °С, сделав дополнительное смещение на компараторе: к собственному смещению ОУ прибавить еще напряжение равное (150 °С*23 мкв/ °С)*100=0,35 в и пересчитать номиналы резисторов делителя при Uмин=0,7 в+0,35 в=1,05в. Стоит отметить, что если необходимо паять легкоплавкими припоями: сплавы Вуда (60°С), Розе, то нижнюю границу температурного диапазона лучше не менять.

Все измеренные значения полезно будет сравнить с расчетными данными.Другой настройки схема не требует.

1. Регулировочную ручку ставят до упора влево, включают сеть (при остывшем паяльнике). Плавно крутят ручку по часовой стрелке. Как только загорелся индикатор «Нагрев», делают риску на корпусе – это будет минимум температуры;
2. затем медленно крутят ручку дальше на увеличение и одновременно держат на жале проволоку припоя;
3. как только припой начнет плавиться – делают на корпусе метку 260 °С;
4. температура жала, удобная для пайки типовых корпусов (1206, SO, DIP, TQFP), будет немного выше, определите ее сами и поставьте «главную» метку – 270 °С.

Задатчик температуры всегда должен быть на ней (если нет необходимости в более высокой температуре).

5. выкручивают ручку до упора вправо и ставят риску на корпусе – это максимум температуры.

Для тех, кто хочет сделать более точную калибровку (с ценой деления в 20-50 °С), то она делается чисто графическим способом. Для проверки соответствия температурных рисок на корпусе напряжению с задатчика температуры понадобится 3-х разрядный измеритель постоянного тока. Калибровку ниже 150°С лучше не делать ввиду нелинейности термопары.

О принципиальной схеме (пояснительная записка).

В качестве Тр1 выбран ТТП-50 220 в/18 в 2,8 а. Хотя можно применить любой трансформатор, мощностью не менее 50 ватт, с напряжением ХХ вторичной обмотки 18-20 вольт.

Диодный мост выбираем по прямому току не менее 2,5-3 а, который вполне выдерживает без радиатора минутный прогрев паяльника при включении.

Ёмкость конденсатора С5 желательно иметь не менее 2200 мкФ ±20% 50 в.

Схема собрана на сдвоенном, мало-мощном ОУ с питанием от 5 в (AD8542AR в корпусе SOIC-8). Стандартный не инвертирующий усилитель с ООС на DA1.1 с коэффициентом усиления напряжения 101 (R3/R1 +1=10 ком/100 ом +1). Цепь С1–R3 определяет снижение коэффициента усиления ОУ в высокочастотной области c частотой среза=1/2πR3C1=1/2π*10 ком*0,1 мкф=160 гц (С1 шунтирует R3), а фильтр НЧ (низкой частоты) R2–C2 ограничивает полосу частот входных сигналов до 16 гц (частота среза=1/2πR2C2=1/2π*10 ком*10 мкф=16 гц), что вполне достаточно для правильной работы устройства. Резистор R2 также ограничивает потенциально возможные токи (выв.3 полевой ИМС DA1.1 соединяется с жалом паяльника через резистор R2). Можно попробовать применить любые ОУ , работающие от 5 вольт, например; КА, СА, LM, 158, 258, 358, 2904. Напряжение питания в этом случае лучше повысить до 8 вольт, просто заменой стабилизатора на 7808.

В качестве ключа VT1 выбран силовой МДП-транзистор (с защитным диодом Шоттки) типа IRFZ44N с сопротивлением канала 0,02 ом на ток 49 а напряжением сток-исток 55 в (нагрев корпуса 22*0,02 ом=0,08 вт). Резистор R8=1 ком необходим при настройке для развязки VT1 от DA1.2, а также для уверенного управления затвором полевого транзистора, имеющего значительную входную емкость около 1500 пф. R9=100 ком необходим для протекания выходного тока ОУ, т.к. входное сопротивление VT1 очень велико. Можно попробовать применить полевые транзисторы с материнских плат. Выключатель сетевой выбран отечественный типа Т1 на 250 в 3 а, устанавливаемый в отверстие на задней стенке.Сетевой предохранитель стандартный на 250 в. Т.к. есть некоторый бросок тока при включении, то предохранитель взят на 1 а. Возможно, что схема будет работать и при меньшем количестве деталей, а, возможно, и при большем.

1. Стенки корпуса выпиливают из небольшого листа фанеры.
2. Склеивают корпус клеем ПВА (для мебели). Для временного скрепления конструкции используют маленькие (O 1,2 мм) гвозди.
3. Ножки для корпуса прямоугольной формы делают из той же фанеры (6 мм), ручку для подстроечника, можно сделать из уже фрезерованного (сращенного) деревянного бруса диаметром 10–20 мм, плотно сажая на вал подстроечника. Приклеивать ножки лучше к материалу из фанеры, а к ДВП – на короткие саморезы.
4. Все деревянные детали и корпус снаружи покрывают двумя слоями лака. 1-й слой шлифуют суровой тканью (хлопок, лен) или наждачкой 1000, 2-й – можете нанести и алкидной краской нужного цвета. Вообще конструкция корпуса может быть любой, в зависимости от применяемых деталей, фантазии и возможностей.

Размер (внутренний) 140 х 60 х 85 мм
Материал фанера 6 мм и 4 мм (для передней стенки)
Покрытие лак (2 слоя)
Нижняя съемная крышка
Размер 140 х 85 мм (1 шт.)
Материал ДВП 3,2 мм или фанера 4 мм
Саморезы O 2,5 х 12 мм, потайн. – 4 шт.
Накладки на ножки фетровые O 16 мм (амортизирующие) – 4 шт.
Верхняя крышка
Размер 140 х 85 мм (1 шт.)
Материал фанера 6 мм
Боковая стенка
Размер 95 х 70 мм (2 шт.)
Материал фанера 6 мм
Передняя стенка
Размер 140 х 70 мм (1 шт.)
Материал фанера 4 мм
Задняя стенка
Размер 140 х 70 мм (1 шт.)
Материал фанера 6 мм

Регулятор мощности паяльника своими руками – варианты схем

1. Варианты монтажа
2. Варианты схем
   • Необходимые элементы для монтажа регулятора
   • Схема регулятора мощности паяльника
   • Регулятор мощности на тиристоре
   • Схема с тиристором и диодным мостом
   • Регулятор мощности паяльника на симисторе
   • Регулятор на симисторе с диодным мостом
   • Регулятор мощности паяльника на микроконтроллере

3. Советы по проверке и наладке

Старые паяльники, не оснащённые дополнительным функционалом, греют на полную, пока вилка в сети. А отключённые — быстро остывают. Перегретый паяльник способен испортить работу: им становится невозможно прочно припаять что-либо, флюс быстро испаряется, жало окисляется и припой скатывается с него. Недостаточно нагретый инструмент и вовсе может испортить детали, поскольку припой плохо плавится, паяльник можно передержать впритык к деталям.

Чтобы сделать работу комфортнее, можно собрать своими руками регулятор мощности паяльника, который ограничит напряжение и тем самым не даст жалу перегреваться.

Варианты монтажа регуляторов мощности паяльника

В зависимости от вида и набора радиодеталей, регуляторы мощности паяльника могут быть разных размеров, с разным функционалом. Можно собрать как небольшое простое устройство, в котором нагрев прекращается и возобновляется нажатием кнопки, так и габаритное — с цифровым индикатором и программным управлением.

В зависимости от мощности и задач регулятор можно поместить в несколько видов корпуса. Самый простой и довольной удобный — вилка. Для этого часто используют зарядное устройство смартфона или корпус любого адаптера. Останется только найти ручку и поместить её в стенке корпуса.

Если корпус паяльника позволяет (там достаточно места), можно разместить плату с деталями в нём. Такой регулятор мощности всегда находится вместе с паяльником — его нельзя забыть или потерять.

Другой вид корпуса для несложных регуляторов — розетка. Она может быть одинарной:

или представлять собой тройник-удлинитель. В последнем очень удобно поставить ручку со шкалой.

Как видите, на месте одной и розеток стоит ручка переключателя со шкалой.

Вариантов монтажа регулятора с индикатором напряжения своими руками тоже немало. Все зависит от сообразительности радиолюбителя и фантазии. Это может быть как очевидный вариант — удлинитель с вмонтированным туда индикатором, так и оригинальные решения.

Счетчик на корпусе дает точные цифры для работ, где важна строго определённая температура.

Плата здесь закреплена внутри винтами.

При монтаже нельзя забывать о правилах безопасности. Детали нужно изолировать — например, термоусадочной трубкой.

Варианты схем регулятора мощности паяльника

Регулятор мощности можно собрать по разным схемам. В основном различия состоят в полупроводниковой детали — приборе, который будет регулировать подачу тока. Это может быть тиристор или симистор. Для более точного управления работой тиристора или симистора в схему можно добавить микроконтроллер.

Можно сделать простейший регулятор с диодом и выключателем — чтобы оставить паяльник в рабочем состоянии на какое-то (возможно, длительное) время, не давая ему ни остывать, ни перегреваться. Остальные регуляторы дают возможность задать температуру жала паяльника более плавно — под различные нужды. Сборка устройства по любой из схем производится схожим способом. В фотографиях и видеороликах приведены примеры того, как можно собрать регулятор мощности для паяльника своими руками. На их основе можно сделать прибор с нужными лично вам вариациями и по собственной схеме.

Необходимые элементы для монтажа регулятора мощности паяльника своими руками

Тиристор — своеобразный электронный ключ. Пропускает ток только в одном направлении. В отличие от диода имеет 3 выхода — управляющий электрод, анод и катод. Открывается тиристор посредством подачи импульса на электрод. Закрывается при смене направления или прекращении подачи проходящего через него тока. Тиристор, его главные составные части и отображение на схемах:

Симистор, или триак — вид тиристора, только в отличие от этого прибора, двусторонний, проводит ток в обоих направлениях. Представляет собой, по сути, два тиристора, соединённые вместе. Основные части, принцип действия и способ отображения на схемах. А1 и А2 — силовые электроды, G — управляющий затвор:

В схему регулятора мощности для паяльника в зависимости от его возможностей также включают следующие радиодетали:

Резистор — служит для преобразования напряжения в силу тока и обратно.

Конденсатор — основная роль этого прибора в том, что он перестаёт проводить ток, как только разряжается. И начинает проводить вновь по мере того, как заряд достигает нужной величины. В схемах регуляторов конденсатор служит для того, чтобы выключить тиристор.

Диод — полупроводник, элемент, который пропускает ток в прямом направлении и не пропускает в обратном.

Так диод обозначается на схемах:

Стабилитрон — подвид диода, используется в устройствах для стабилизации напряжения.

Микроконтроллер — микросхема, при помощи которой обеспечивается электронное управление устройством. Бывает разной степени сложности.

Схема регулятора мощности паяльника с выключателем и диодом

Такой тип регулятора самый простой в сборке, с наименьшим количеством деталей. Его можно собирать без платы, на весу. Выключатель (кнопка) замыкает цепь — на паяльник подаётся всё напряжение, размыкает — напряжение падает, температура жала тоже. Паяльник при этом остаётся нагретым — такой способ хорош для режима ожидания. Подойдёт выпрямительный диод, рассчитанный на ток от 1 Ампера.

Необходимые детали и инструменты для регулятора мощности паяльника:

• диод (1N4007);
• выключатель с кнопкой;
• кабель с вилкой (это может быть кабель паяльника или же удлинителя — если есть страх испортить паяльник);
• провода;
• флюс;
• припой;
• паяльник;
• нож.

Сборка двухступенчатого регулятора на весу:

Зачистить и залудить провода. Залудить диод.

Припаять провода к диоду. Удалить лишние концы диода. Надеть термоусадочные трубки, обработать нагревом. Можно также использовать электроизоляционную трубку — кембрик.

Подготовить кабель с вилкой в том месте, где удобнее будет крепить выключатель. Разрезать изоляцию, перерезать один из находящихся внутри проводов. Часть изоляции и второй провод оставить целыми. Зачистить концы разрезанного провода.

Расположить диод внутри выключателя: минус диода — к вилке, плюс — к выключателю.

Скрутить концы разрезанного провода и проводов, подсоединённых к диоду. Диод должен находиться внутри разрыва.

Провода можно спаять. Подключить к клеммам, затянуть винты.

Собрать выключатель.

Видео о том, как сделать регулятор мощности с выключателем и диодом — пошагово и наглядно:

Регулятор мощности на тиристоре своими руками

Тиристорный регулятор позволяет плавно устанавливать температуру паяльника от 50 до 100 %. Чтобы расширить эту шкалу (от нуля до 100 %), в схему нужно добавить диодный мост. Сборка регуляторов и на тиристоре, и на симисторе похожа. Метод можно применить для любого устройства такого типа.

Мы предлагаем на выбор 2 схемы регулятора мощности. Первая — с маломощным тиристором:

Тиристор небольшой мощности — недорогой, занимает мало места. Его особенность в повышенной чувствительности. Для управления им используются переменный резистор и конденсатор. Подходит для устройств мощностью не более 40 Вт. Такой регулятор не требует дополнительного охлаждения.

Необходимые компоненты для сборки своими руками:

Регулятор мощности для паяльника своими руками

Многие паяльники продаются без регулятора мощности. При включении в сеть температура повышается до максимальной и остаётся в таком состоянии. Для её регулировки нужно отключать прибор от источника питания. У таких паяльников флюс моментально испаряется, образуются окислы и жало находится в постоянно загрязнённом состоянии. Его приходится часто чистить. Для припаивания больших компонентов нужна высокая температура, а маленькие детали можно сжечь. Во избежание таких проблем делают регуляторы мощности.

Как сделать надёжный регулятор мощности для паяльника своими руками

Регуляторы мощности помогают управлять степенью нагрева паяльника.

Подключение готового регулятора мощности нагрева

Если у вас нет возможности или желания возиться с изготовлением платы и электронными компонентами, то можете купить готовый регулятор мощности в магазине радиотоваров или заказать в интернете. Регулятор ещё называют диммером. В зависимости от мощности, устройство стоит 100–200 рублей. Возможно, после покупки вам придётся немного доработать его. Диммеры до 1000 Вт обычно продаются без радиатора охлаждения.

Регулятор мощности без радиатора

Регулятор мощности без радиатора

А устройства от 1000 до 2000 Вт с маленьким радиатором.

Регулятор мощности с маленьким радиатором

Регулятор мощности с маленьким радиатором

И только более мощные продаются с большими радиаторами. Но на самом деле, диммер от 500 Вт должен иметь небольшой радиатор охлаждения, а от 1500 Вт уже устанавливают крупные алюминиевые пластины.

Китайский регулятор мощности с большим радиатором

Регулятор мощности с большим радиатором

Учтите это при подключении прибора. Если необходимо, установите мощный радиатор охлаждения.

Доработанный регулятор мощности

Доработанный регулятор мощности

Для правильного подключения устройства к цепи посмотрите на обратную сторону печатной платы. Там указаны клеммы входа IN и выхода OUT. Вход подключается к сетевой розетке, а выход к паяльнику.

Обозначение клемм входа и выхода на плате

Обозначение клемм входа и выхода на плате

Монтаж регулятора производится разными способами. Для их осуществления не нужны специальные знания, а из инструментов вам понадобятся только нож, дрель и отвёртка. Например, можно включить диммер в шнур питания паяльника. Это самый лёгкий вариант.

1. Разрежьте кабель паяльника на две части.
2. Подключите оба провода к клеммам платы. Отрезок с вилкой прикрутите ко входу.
3. Подберите подходящий по размеру пластиковый корпус, проделайте в нём два отверстия и установите туда регулятор.

Ещё один простой способ: можно установить регулятор и розетку на деревянную подставку.

1. Прикрутите к деревянной дощечке плату и розетку с коротким проводом.
2. Возьмите вилку с двухжильным шнуром и подключите её ко входу платы.
3. Розетку подключите к выходу.

Диммер на деревянной подставке

К такому регулятору можно подключать не только паяльник. Теперь рассмотрим более сложный, но компактный вариант.

Возьмите большую вилку от ненужного блока питания.

Вилка от блока питания

Регулятор в корпусе

Это устройство, как и предыдущее, позволяет подключать разные приборы.

Самодельный двухступенчатый регулятор температуры

Самый простой регулятор мощности — двухступенчатый. Он позволяет переключаться между двумя значениями: максимальным и половиной от максимального.

Двухступенчатый регулятор мощности

Двухступенчатый регулятор мощности

Когда цепь в разомкнутом состоянии, ток протекает через диод VD1. Выходное напряжение 110 В. При замыкании цепи выключателем S1 ток обходит диод, так как он подключён параллельно и на выходе получается напряжение 220 В. Диод подбирайте в соответствии с мощностью вашего паяльника. Выходная мощность регулятора рассчитывается по формуле: P = I * 220, где I — ток диода. Например, для диода с током 0,3 А мощность считается так: 0,3 * 220 = 66 Вт.

Так как наш блок состоит всего из двух элементов, то его можно разместить в корпусе паяльника с помощью навесного монтажа.

1. Припаяйте параллельно детали микросхемы друг к другу непосредственно с использованием лапок самих элементов и проводов.
2. Соедините с цепью.
3. Залейте всё эпоксидной смолой, которая служит изолятором и защитой от смещений.
4. В рукояти сделайте отверстие под кнопку.

Если корпус очень мал, то воспользуйтесь переключателем для светильника. Вмонтируйте его в шнур паяльника и вставьте параллельно выключателю диод.

Переключатель для светильника

Переключатель для светильника

На симисторе (с индикатором)

Рассмотрим простую схему регулятора на симисторе и изготовим печатную плату для него.

Регулятор мощности на симисторе

Регулятор мощности на симисторе

Изготовление печатной платы

Так как схема очень простая, нет смысла из-за неё одной устанавливать компьютерную программу для обработки электросхем. Тем более что для печати нужна специальная бумага. И не у всех есть лазерный принтер. Поэтому пойдём самым простым путём изготовления печатной платы.

1. Возьмите кусок текстолита. Отрежьте необходимый для микросхемы размер. Поверхность зашкурьте и обезжирьте.
2. Возьмите маркер для лазерных дисков и нарисуйте схему на текстолите. Чтобы не ошибиться, сначала рисуйте карандашом.

Нарисованная маркером схема

Плата после травления

Плата после лужения дорожекОткусите четыре штырька и впаяйте их в плату

Для нанесения схемы на текстолит можно сделать ещё проще. Нарисовать схему на бумаге. Приклеить её скотчем к вырезанному текстолиту и просверлить отверстия. И только после этого рисовать схему маркером на плате и травить её.

Подготовьте все необходимые компоненты для монтажа: