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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación conmutada para un soldador con termostato. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnologías de radioaficionados La soldadura con soldador eléctrico ha sido y sigue siendo, quizás, la operación más común en el trabajo de un radioaficionado. La temperatura de la punta, su ajuste y estabilidad, la velocidad de calentamiento del soldador son los principales parámetros que determinan la calidad de la soldadura y la facilidad de uso. En la literatura de radioaficionados [1,2], ya se han descrito los diseños de soldadores y fuentes de alimentación para ellos, en los que el sensor de temperatura de la punta es un termopar. Todos ellos merecen atención, tienen sus ventajas y desventajas. El soldador eléctrico descrito en [1], aunque conectado a la fuente de alimentación mediante un cable de dos hilos, no puede proporcionar la máxima estabilidad de temperatura, ya que el termopar no tiene contacto directo con la punta del soldador. La fuente de alimentación en su conjunto resulta bastante complicada: solo se utilizan 5 circuitos integrados en el regulador electrónico, además, se deben proporcionar 3 voltajes de alimentación, dos de los cuales deben tener al menos los estabilizadores más simples. Una construcción más exitosa fue propuesta en [2]. Gracias a la inclusión no tradicional de un amplificador operacional (sin retroalimentación, fuente de voltaje rizado), el autor logró minimizar la cantidad de partes en la fuente de alimentación. El diseño del soldador resultó ser simple, pero confiable. Todo esto es importante para un radioaficionado principiante. Alguien que tenga algo de experiencia en el diseño de fuentes de alimentación conmutadas puede construir una unidad electrónica con un control de potencia de soldador de ancho de pulso (PW). Debido a la ausencia de un transformador de baja frecuencia, la fuente de alimentación tiene un peso y dimensiones más pequeños. Además, a diferencia de los diseños descritos anteriormente que funcionan según el principio de "calentamiento - enfriamiento periódico", aquí se usa un cambio suave en la potencia con la ayuda del control SHI, por lo que no hay fluctuaciones periódicas de temperatura. El circuito de suministro de energía del soldador se muestra en la Fig. 1. Por conveniencia, se pueden distinguir dos unidades funcionales: analógica y digital.
La base de la parte analógica es un amplificador diferencial, ensamblado en el amplificador operacional DA1. Los cables del termopar del soldador están conectados en la polaridad especificada a los contactos 1-2 del conector X1 a través de las resistencias R5, R6 a las entradas del amplificador operacional. El divisor R2, R3 crea un caso artificial: un cable común analógico. Si los pares de resistencias R4, R9 y R5, R6 son iguales, la ganancia está determinada por la relación R4/R5 o R9/R6. La señal de la salida DA1 a través del filtro de paso bajo R14 C10 R15 se alimenta al emisor del transistor VT3, se aplica un voltaje de referencia a su base, tomado del motor de la resistencia R19. Con los valores de las resistencias R18-R20 indicados en el diagrama, se puede cambiar el voltaje de referencia de 3,8 a 11,2 V (relativo al pin 4 de DA1). Aproximadamente dentro de los mismos límites, la señal del termopar amplificado en el pin 6 de DA1 debe cambiar cuando la temperatura del soldador cambia en el rango de temperaturas especificadas. Para este propósito, se usa el balanceo del amplificador operacional usando los pines 1 o 5 (en este caso, el pin 1). Para la estabilidad del amplificador y la eliminación de la interferencia del lado del convertidor de voltaje, se utilizan los condensadores C2-C5, C8, C9. Reducen el ancho de banda amplificado "desde arriba", mejoran la atenuación en modo común, pero no afectan la ganancia, ya que el circuito es un amplificador de CC (estrictamente hablando, un amplificador de corriente de variación lenta). El funcionamiento del nodo digital, el esquema para generar la señal SHI, se considerará utilizando los oscilogramas simplificados que se muestran en la Fig. 2.
El generador de pulsos rectangulares (Fig. 2, a) se ensambla en elementos lógicos DD1.1, DD1.2. La frecuencia del pulso está determinada por los elementos R1, C1 y se establece en aproximadamente 40 kHz durante la sintonización. En el borde de cada pulso que llega a la entrada de reloj del disparador DD2.1, este último cambia a un solo estado (en el pin 13 - alto, en el pin 12 - bajo). A partir de este momento, comienza la carga del capacitor C7 a través de R12, R16, VT2. Cuando el voltaje en C7 alcanza el umbral de reinicio del disparador en la entrada R, DD2.1 cambia a cero y el voltaje de alto nivel en el pin 12 abre el transistor VT1, que descarga rápidamente el capacitor C7. La cadena R8C6 fuerza este proceso. El tiempo de carga de C7 y, por lo tanto, el ancho de los pulsos generados por el disparador, está regulado por el transistor VT2. En la Fig. 2b, la curva 1 representa el voltaje de salida del amplificador de termopar (pin 6 DA1), la línea recta 2 corresponde al voltaje en el motor de resistencia R19. En el período de tiempo inicial, cuando un soldador frío se conecta a la red, su temperatura aumenta continuamente y el voltaje del amplificador DA1 disminuye. Cuando este voltaje se vuelve 1-1,2 V menos que el voltaje de referencia establecido en la resistencia del motor R19, el transistor VT3 se abre. La corriente de colector VT3 es la corriente base del transistor VT2, que, al abrirse durante un nivel de alto voltaje en el pin 13 DD2.1, aumenta la tasa de carga del capacitor C7 al voltaje de umbral (Fig. 2, c). En este caso, los pulsos generados por el disparador DD2.1 se acortan (Fig. 2d). Estos pulsos de la salida 13 DD2.1 se alimentan a las entradas de los elementos 2I-NOT DD1.3 y DD1.4. Los pulsos de la salida 12 DD2.1 se alimentan al divisor DD2.2. Divididas por 2 señales en contrafase se alimentan a otras entradas de los elementos DD1.3, DD1.4. El funcionamiento del circuito se ilustra mediante las formas de onda correspondientes en la Fig. 2, tomadas en relación con la salida de 7 circuitos integrados digitales DD1, DD2, excepto la última forma de onda. La Figura 2, k muestra la forma del voltaje aplicado al devanado 1-2 del transformador T1. Se aplican pulsos de polaridad alterna con pausas entre ellos a través de T1 a las bases de los transistores clave VT4 y VT5 del convertidor de medio puente y se abren uno por uno. Como se puede ver en la Fig. 2, cuando se calienta el soldador, las pausas entre pulsos son mínimas (son necesarias para eliminar la corriente directa VT4, VT5) y la potencia liberada por el elemento calefactor es la mayor. Tan pronto como la punta del soldador se ha calentado a la temperatura establecida, las pausas aumentan, los pulsos se acortan en la misma cantidad, por lo que la potencia disminuye y la temperatura se estabiliza. Todo el circuito está alimentado por una tensión rectificada de 220 V que pasa por el filtro L1 L2 C17 C18. El elemento calefactor del soldador está conectado al devanado 3-4 del transformador T2. También se utiliza un devanado separado 1-2 para el aislamiento galvánico del termopar. El voltaje de este devanado es rectificado por el puente VD4, carga el capacitor C13 a un voltaje cercano a la amplitud de los pulsos y poco dependiente de su ancho. Se suministra energía a los microcircuitos desde C13 a través del estabilizador paramétrico R21 VD3. Para iniciar el convertidor, presione brevemente el botón SA1. En este caso, la tensión de 300 V del condensador C16 a través de las resistencias limitadoras de corriente R22, R26 se conecta al diodo zener VD3, suministrando la tensión de alimentación inicial a los microcircuitos. El convertidor, una vez iniciado, proporciona energía al circuito desde el devanado 12 T2 después de soltar el botón SA1. Aunque R23, R26 brindan seguridad eléctrica, debe evitar tocar la punta del soldador y presionar el botón de inicio al mismo tiempo. Después de soltar el último soldador tiene un aislamiento galvánico completo de la red. El LED HL12 está conectado al devanado 2 del transformador T22 a través de R1, no solo señala la inclusión del soldador, sino que también sirve como una especie de indicador del modo de funcionamiento del estabilizador térmico: cuando el soldador está encendido, el LED se enciende con el brillo más alto (máxima potencia), cuando la punta se calienta a la temperatura de estabilización, el brillo del brillo disminuye ligeramente, lo que indica que el soldador está listo para trabajar. El dispositivo puede utilizar las resistencias MLT indicadas en el diagrama de potencia. R19: cualquier variable de pequeño tamaño. Cabe señalar que la dependencia de la temperatura con el ángulo de rotación de la perilla R19 será la misma que la resistencia, por lo tanto, si se desea una escala de temperatura lineal, se utiliza una resistencia del grupo A. Capacitores C14, C15, C17, C18 tipo K73-17; C12, C13, C16 - K50-27, K50-29, K50-35. El resto son de cerámica. Los transistores VT4, VT5 se pueden reemplazar con KT858A, KT859A, KT872A y otros microcircuitos de alto voltaje, K561LA7, K561TM2, con los correspondientes de la serie 564, 164. Interruptor SA1: cualquier tamaño pequeño sin fijación. Las bobinas L1, L2 están enrolladas en un circuito magnético toroidal K16x10x4,5 hecho de ferrita M2000HM1 y contienen 20 vueltas de alambre PELSHO-0,25 dobladas por la mitad. Para el transformador T1, se usa el mismo núcleo que en L1, L2. El devanado 1-2 contiene 150 vueltas de cable PELSHO-0,15, los devanados 3-4, 5-6 - 14 vueltas de PELSHO-0,25 cada uno. El transformador T2 está enrollado en un anillo K28x16x9 de ferrita M2000HM1. Primero, el devanado se enrolla 5-6 - 230 vueltas de cable PELSHO0,25. El devanado 1-2 contiene 53 vueltas de PELSHO-0,15. El devanado 3-4 se enrolla en último lugar con un cable PEV-2 1,0. Para un soldador con una resistencia del elemento calefactor de 15 ohmios, el devanado 3-4 contiene 42 vueltas y la potencia máxima es de aproximadamente 40 vatios. Para que los soldadores con una resistencia del calentador diferente puedan alimentarse desde el bloque fabricado, el devanado 3-4 está hecho con grifos. El diseño de la fuente de alimentación es arbitrario. Todo depende del gusto y las habilidades del radioaficionado. Logré colocar el dispositivo en un estuche de 85x80x20 mm, pegado de poliestireno y cerrado con una tapa de metal. La instalación resultó ser muy densa, con bisagras impresas. La unidad electrónica se premontó, ajustó y probó en una placa de prueba. El soldador se puede fabricar utilizando la tecnología descrita en [2]. Es cierto que, en mi opinión, la elección de un soporte de alimentación de bombilla para hacer un termopar no es del todo acertada: el cable es demasiado grueso y su longitud es insuficiente. Para este propósito, es más conveniente usar un cable con un diámetro de 0,2-0,3 mm. Para establecer el dispositivo, se conecta una fuente de CC externa de 30-35 V al condensador C13 ("más" de la fuente - al "más" de C13), el termopar del soldador - a los enchufes 1-2 ( en la polaridad indicada) del conector X1. Para ajustar la temperatura del soldador, su elemento calefactor se energiza desde el LATR. Primero, el amplificador operacional se equilibra con la resistencia R11 y, si es necesario, la ganancia se ajusta seleccionando las resistencias R5 y R6, manteniéndolas iguales. Cuando el modo está configurado correctamente, el voltaje en el pin 6 en relación con el pin 4 de DA1 cambia de 10-11 V (a la temperatura mínima de la punta de soldadura) a 3-4 V (al máximo). Para determinar la temperatura, por ejemplo, se puede utilizar la fusión de polietileno (límite inferior) y plomo (límite superior). Luego, utilizando un osciloscopio, verifican la presencia de los oscilogramas correspondientes en puntos característicos (Fig. 2). Se debe prestar especial atención al ancho del pulso (Fig. 2, e), que corresponde al intervalo de protección t3: el intervalo de tiempo cuando los transistores VT4 y VT5 están cerrados, t3 se establece igual a 4-5 μs con una soldadura en frío plancha seleccionando R16. En conclusión, la fuente de alimentación externa se desconecta de C13, el calentador del soldador se conecta a las ranuras 3-4 del conector X1 y, después de encender la fuente de alimentación, enciéndala presionando el botón SA1, mientras que el LED HL1 debe encenderse arriba. Se selecciona el grifo de bobinado 3-4 T2 para que el soldador se caliente a la temperatura de funcionamiento en 30-50 s, y la fuente de alimentación esté en modo de estabilización de temperatura en cualquier posición de la perilla del regulador R19. Puedes verificar esto de esta manera. En estado estable, gire la perilla de control de temperatura un pequeño ángulo en una dirección y luego en la otra dirección, mientras que el brillo del LED en un caso debería disminuir notablemente, en el otro aumentar. Después de colocar el dispositivo en la carcasa, calibre la escala del controlador de temperatura. Literatura:
Autor: I. N. Tanasiychuk
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