Стабилизатор температуры для жала сетевого паяльника на 220В

Схема самодельного устройства, которое обеспечивает стабильность заданной регулятором температуры стержня электропаяльника на 220В. В качестве датчика температуры применена миниатюрная лампа накаливания.

Предлагаемое вашему вниманию устройство - это результат желания автора получить качественные паяные соединения бытовым электропаяльником, рассчитанным для работы от сетевого напряжения 220 В при его колебаниях.

На стержне паяльника закреплён датчик температуры, по сигналам с которого устройство поддерживает температуру нагрева стержня на заданном уровне.

Принципиальная схема

Схема стабилизатора приведена на рис. 1. Стабилизатор состоит из двух узлов: измерительного и регулирующего, которые гальванически развязаны сетевым трансформатором Т1 и оптроном U1. Измерительный узел собран на ОУ DA2, включённом как компаратор, и получает питание от вторичной понижающей обмотки сетевого трансформатора.

Переменное напряжение с неё выпрямляется диодным мостом VD1, сглаживается конденсатором С3 и далее стабилизируется на уровне +12 В микросхемой DA1 - параллельным стабилизатором напряжения.

Напряжение на инвертирующем входе ОУ DA2 определяется делителем из резисторов R7, R8 и лампы накаливания EL1, ток через который около 3 мА задан резисторами R7, R8. Как известно, с изменением температуры сопротивление нити накаливания меняется. Это свойство и позволило применить лампу как датчик температуры (далее датчик), закрепив его на стержне паяльника.

Температура нагрева стержня паяльника регулируется переменным резистором R6, включённым в цепь другого резистивного делителя R3R4R5. Оба делителя образуют измерительный мост. Пределы регулировки температуры устанавливают резистором r4.

Рис. 1. Схема стабилизатора температуры для жала паяльника на 220В.

При изменении температуры датчика происходит разбаланс моста и на выходе ОУ DA2 напряжение изменяется. Выход ОУ (вывод 6) управляет светодиодом HL1 и оптроном U1 регулирующего узла, собранного на мощном полевом транзисторе VT1. Оптрон управляет напряжением затвор-исток полевого транзистора VT1.

Когда температура датчика возрастает, его сопротивление увеличивается и на выходе ОУ появляется напряжение низкого уровня, светодиод HL1 гаснет, сигнализируя о повышении температуры выше заданного переменным резистором R6 порога, а излучающий диод оптрона U1 включается, открывая его фототранзистор.

Открытый фототранзистор замыкает выводы затвора и истока полевого транзистора VT1, его канал закрывается, и на нагреватель паяльника поступают только половины периода напряжения сети через встроенный в транзистор диод.

Стержень паяльника и датчик начинают остывать. Через некоторое время снижение температуры датчика приводит к появлению напряжения высокого уровня на выходе ОУ светодиод HL1 загорается, сигнализируя теперь о температуре ниже заданного порога, а излучающий диод оптрона выключается.

Транзистор VT1 открывается напряжением 12 В на затворе, и на нагреватель подаётся полное напряжение сети. Стержень паяльника начинает нагреваться. Далее процесс повторяется.

Напряжение на стабилитрон VD2 для открывания полевого транзистора VT1 подаётся от сети через выпрямительный диод VD3 и гасящий резистор R12. Конденсатор С5 - сглаживающий.

Детали и конструкция

Чертёж печатной платы представлен на рис. 2. Она выполнена из односторонне фольгированного стеклотекстолита и помещена в корпус от маломощного блока питания на место изъятой из него платы выпрямителя со сглаживающим конденсатором и движковым переключателем. Сетевой трансформатор блока питания использован в качестве трансформатора Т1.

Все резисторы установлены перпендикулярно плате. Под ось переменного резистора R6, выступающую наружу, в корпусе просверлено отверстие. Электрическое соединение платы с нагревателем и датчиком выполнено через разъём ОНЦ-ВГ-11-6/16 (номера его контактов показаны на рис. 2). Для разъёма в корпусе сделано соответствующее отверстие.

Сам разъём на схеме не показан. Транзистор VT1 закреплён вне платы на теплоотводе - медной пластине размерами 90x12x1 мм, изогнутой буквой "П" вокруг трансформатора. При мощности паяльника не более 25 Вт теплоотвод не требуется. Варистор RU1 монтируют непосредственно на выводах транзистора VT1.

В качестве датчика применена малогабаритная лампа накаливания серии DL1250 (напряжение - 12 В, ток - 50 мА) размерами 3,2x6 мм с длиной выводов 25 мм. В холодном состоянии сопротивление нити - около 30 Ом. При температуре 200...230 оС - около 50 Ом.

Рис. 2. Печатная плата для схемы стабилизатора температуры паяльника на 220В.

Токоподводящие жаропрочные провода диаметром 0,2.0,25 мм и длиной 250 мм, подверженные воздействию высокой температуры, изготовлены из константановой проволоки и проложены вдоль корпуса паяльника.

Соединение проводов с лампой выполнено сваркой, иначе температура стержня со временем будет "плавать". Проволоку для проводов можно смотать с мощных низкоомных резисторов ПЭВ, С5-35.

Подойдёт и провод из нихрома, но у него в два раза выше удельное сопротивление и его труднее надёжно присоединить. Сваренные выводы изолируют отрезками фторопластовой трубки от провода МГТФ и обматывают фторопластовой лентой ФУМ-О (PTFE) для сантехработ.

Далее крепят, обматывая этой же лентой, прижатую к стержню нагревателя лампу-датчик, и в двух-трёх местах вдоль корпуса - токоподводящие провода.

На медном стержне паяльника для лампы желательно сделать небольшую выемку. Особое внимание следует обратить на надёжность электроизоляции токоподводящих проводов и мест сварки от корпуса.

ОУ LM301A - общего применения, заменим, например, на КР140УД7, К153УД2, LM741. Параллельный стабилизатор TL431 можно заменить стабилитроном КС212Ж, КС212В или его импортным аналогом.

Транзистор VT1 на рабочее напряжение не менее 500 В заменим на MTP6N60, BUZ90 или отечественные серий КП707, КП726. Варистор RU1 допускается не ставить.

Диодный мост W08M можно заменить собранным из отдельных маломощных диодов, например, 1N4148, КД521А. Оксидные конденсаторы - импортные, С2, С4 - керамические КМ. Резистор R6 - СП4-1.

Постоянные резисторы - любые выводные. Лампу DL1250 допустимо заменить на DL1265 с номинальным током 65 мА при напряжении 12 В (см. ниже). Внешний вид собранного стабилизатора показан на рис. 3.

Налаживание стабилизатора проводят в следующей последовательности. Движок переменного резистора R6 устанавливают в нижнее по схеме положение, а вместо резистора R8 временно подключают реостатом переменный (или подстроечный) резистор сопротивлением 3 кОм. При включении стабилизатора в сеть светодиод HL1 не должен светиться.

Далее уменьшают сопротивление временно подключённого переменного резистора до включения светодиода. Измеряют сопротивление введённой в цепь части резистора и впаивают вместо него постоянный резистор близкого сопротивления. После этого, в случае необходимости, подбирают резистором R4 желаемый интервал температуры нагрева.

На сопротивление датчика температуры помимо нити накала лампы, особенно при её замене, оказывают влияние и соединительные провода, поэтому сопротивления резисторов R4, R8 могут несколько отличаться от указанных на схеме.

Рис. 3. Фото готового устройства.

Стабилизатор испытан в работе с паяльниками мощностью 25, 40 и 90 Вт. Нестабильность температуры составила 15...20 градусов по Цельсию.

В основном она зависит от качества теплового контакта между баллоном лампы-датчика и стержнем паяльника. У автора стабилизатор с паяльником мощностью 25 Вт эксплуатируется уже не один год.

Необходимости в подстройке температуры практически не возникает. Наличие датчика в стеклянном баллоне, смонтированном на стержне паяльника, требует, конечно, соблюдения некоторой осторожности при работе во избежание его механического повреждения. Желательна специальная подставка.

А. Звирбулис, г. Сигулда, Латвия. Р-08-2014.

0 2608 Терморегуляторы

паяльник 220 Вольт стабилизатор температуры термостабилизатор терморегулятор