Witam. Zbudowałem stację lutowniczą na podstawie artykułu z PE 3/99 (Schemat w załączniku). Kalibracja po zmianie wartości rezystorów R11=18k, R6=47k przebiegła pomyślnie. Problemem jest nie rozłączanie się przekaźnika po osiągnięciu zadanej temperatury - grzałka rozgrzewa się do granic swoich możliwości. Brak reakcji przekaźnika na potencjometr P3. Sprawdziłem wszystkie elementy, ścieżki i luty - wszystko zgodnie z artykułem. Bawię się z tym już kilka dni i nie mogę sobie poradzić. Czy ktoś z was mógłby doradzić co może być nie tak z tym układem? Grzałka to SL-1, transformator 2x13V około 90W - taki akurat miałem.
29
3/99
Stacja lutownicza – regulator
temperatury grota lutownicy
grza³kowej
Podstawowym narzêdziem pracy elektronika jest lutownica. Bez
niej nie sposób zmontowaæ najprostszego nawet uk³adu. W przesz³oœci du¿¹ popularnoœci¹ cieszy³y siê lutownice transformatorowe. Do dziœ s¹ one chêtnie stosowane w serwisie. Przy pracach
warsztatowych zaczynaj¹ zdobywaæ popularnoœæ lutownice grza³kowe ze stabilizacj¹ temperatury grota. Przyczyn¹ tego trendu
jest stosunkowo niska cena samej lutownicy i wygoda pos³ugiwania siê ni¹, na co ma wp³yw niska waga. W poni¿szym artykule
przedstawiono uk³ad stacji lutowniczej przeznaczonej do wspó³pracy z lutownic¹ grza³kow¹ o mocy 50÷60 W, termoparê pe³ni¹c¹ rolê czujnika temperatury. Stacja wyposa¿ona jest w p³ynn¹
regulacjê temperatury grota od 150°C do 450°C i cyfrowy miernik temperatury.
Lutownice grza³kowe (zwane dalej
lutownicami) znane s¹ od dawna. Generalnie mo¿na podzieliæ je na dwa typy
w zale¿noœci od napiêcia zasilania. Pierwszy typ to kolby przystosowane do zasilania bezpoœrednio z sieci 220 V, najczêœciej
stosowane do lutowania wiêkszych elementów, niekoniecznie elektronicznych.
Drugi typ to stacje lutownicze sk³adaj¹ce
siê z lutownicy i zasilacza. Lutownica zasilana jest z regu³y przemiennym napiêciem bezpiecznym 24 V dostarczanym
przez zewnêtrzny transformator. W grupie
tej mo¿na wyró¿niæ dwa rodzaje lutownic: ze stabilizacj¹ temperatury grota
i bez stabilizacji.
Do monta¿u wiêkszoœci drobnych
elementów elektronicznych mo¿na stoso-
waæ lutownice bez stabilizacji temperatury grota o mocy 17÷20 W. Wad¹ takiej
lutownicy jest „zamarzanie” lutowia przy
próbie przylutowania wiêkszego elementu. Lutowie to stop cyny z o³owiem i domieszk¹ innych metali (miedŸ, srebro),
popularnie nazywany cyn¹.
Najwygodniejsza jest jednak lutownica posiadaj¹ca stabilizacjê temperatury.
Dla wiêkszoœci zastosowañ (99%) wystarczy lutownica o mocy 50÷60 W. W lutownicach ze stabilizacj¹ temperatury
najczêœciej spotyka siê dwa rozwi¹zania
techniczne stabilizacji. Pierwsze z nich to
mechaniczna stabilizacja temperatury
w wykorzystuj¹ca zjawisko punktu Curie.
Budowê takiej lutownicy przedstawiono
na rysunku 1a.
Grza³ka lutownicy mieœci siê w cienkiej dwuœciennej rurce, do której wprowadzony jest grot lutownicy. W tylnej
czêœci grota umieszczony jest czujnik temperatury wykonany ze specjalnego stopu,
który poni¿ej œciœle okreœlonej temperatury, zwanej punktem Curie, posiada w³aœciwoœci ferromagnetyczne. Stop ten po
przekroczeniu temperatury punktu Curie
staje siê paramagnetykiem. Bezpoœrednio
za czujnikiem umieszczony jest rdzeñ wykonany z materia³u magnetycznie miêkkiego, a za nim silny magnes sta³y. Rdzeñ
po³¹czony jest ciêgnem z kotwic¹, która
zmieniaj¹c po³o¿enie mo¿e zwieraæ styki
elektryczne w³¹czone szeregowo z grza³k¹
lutownicy. Kotwica odci¹gana jest w praw¹ stronê przez delikatn¹ sprê¿ynkê powrotn¹.
W chwili w³¹czenia lutownicy czujnik
temperatury znajduje siê poni¿ej punktu
Curie i rdzeñ z magnesem pokonuj¹c
opór sprê¿yny przyci¹gane s¹ w kierunku
grota (w lew¹ stronê) zwieraj¹c styki. Tak
wiêc grza³ka lutownicy jest zasilana. Gdy
grot osi¹gnie temperaturê punktu Curie
czujnik traci w³aœciwoœci magnetyczne
i sprê¿ynka powrotna cofnie rdzeñ
(w praw¹ stronê) rozwieraj¹c styki. Zasilanie grza³ki zostanie wy³¹czone. Kiedy
temperatura grota opadnie poni¿ej punktu Curie czujnik ponownie przejdzie do
stanu ferromagnetyka i przyci¹gnie rdzeñ
zwieraj¹c styki. Temperatura grota lutownicy bêdzie wiêc oscylowaæ w pobli¿u
temperatury punktu Curie czujnika temperatury umieszczonego w grocie.
Histereza zwi¹zana ze zmianami w³aœciwoœci czujnika temperatury wynosi ok.
±10°C, natomiast wahania temperatury
na czubku grota wynosz¹ ok. ±15°C.
Wiêksze zmiany temperatury na czubku
grota wynikaj¹ z bezw³adnoœci cieplnej
grza³ki i samego grota. Mimo wy³¹czenia
zasilania przez czujnik, ciep³o z grza³ki
jest jeszcze przez pewien czas doprowadzane do grota powoduj¹c jego nagrzewanie. Tak samo w chwili w³¹czenia zasilania grot stygnie dalej, gdy¿ musi up³yn¹æ pewien czas gdy grza³ka i obudowa
rozgrzej¹ siê. Wahania rzêdu 30°C s¹
w sumie niewielkie i wynosz¹ ok. 8%
w stosunku do temperatury nominalnej.
Chc¹c zmieniæ temperaturê grota nale¿y go wymieniæ na inny, posiadaj¹cy
czujnik z punktem Curie przy innej temperaturze. Zalet¹ lutownic z regulacj¹
mechaniczn¹ jest prosta i niezawodna
konstrukcja, oraz ni¿sza cena. Natomiast
wad¹ jest k³opotliwe zmienianie tempe-
30
3/99
a)
grot
grza³ka
rdzeñ
magnes
sta³y
styki
kotwica
24V/50W
czujnik temperatury
b)
grza³ka
termopara
(czujnik temperatury)
Uk³ad regulacji
temperatury
~
~
~
~
~
~
grot
~
~
~220V
STACJA LUTOWNICZA
Rys. 1 Budowa lutownicy grza³kowej ze stabilizacj¹ temperatury:
a) mechaniczn¹, b) elektroniczn¹
ratury grota, polegaj¹ce na jego wymianie, co wymaga czasu niezbêdnego na
ostygniêcie lutownicy. Kolejn¹ wad¹ lutownic tego typu jest wy¿sza cena grotów
które musz¹ posiadaæ czujnik temperatury wykonany ze specjalnego stopu.
Drugi rodzaj lutownic pozbawiony
jest powy¿szych wad. Niestety nie ma nic
za darmo, lutownice te ze wzglêdu na
elektroniczny uk³ad regulacji temperatury
s¹ dro¿sze. Budowê takiej lutownicy
przedstawiono na rysunku 1b. Jest ona
w zasadzie podobna do poprzedniej, z t¹
tylko ró¿nic¹, ¿e grot nie posiada czujnika
temperatury. Do pomiaru temperatury
grota przeznaczona jest termopara, umieszczona przy jego koñcu. Sygna³ z termopary doprowadzany jest do stacji lutowniczej, która steruje w³¹czaniem i wy³¹czaniem grza³ki. Uk³ad taki umo¿liwia
tak¿e pomiar temperatury grota.
Pojawia siê pytanie dlaczego jako
czujnik temperatury stosuje siê termoparê. OdpowiedŸ jest bardzo prosta. Lutownica pracuje w stosunkowo wysokich temperaturach ok. 300÷400°C,
w których pó³przewodniki niestety ju¿ nie
dzia³aj¹. Poza tym termopara jest czujnikiem bardzo tanim.
Czym zatem jest termopara? Termopara jest czujnikiem temperatury sk³adaj¹cym siê z dwóch ró¿nych, po³¹czonych
ze sob¹ metali. Dzia³anie termopary opiera siê na zjawisku termoelektrycznym Seebecka, polegaj¹cym na powstawaniu
napiêcia elektrycznego w obwodzie zawieraj¹cym ró¿ne metale, których z³¹cza
znajduj¹ siê w niejednakowych temperaturach. W obwodzie termoelementu,
przedstawionym na rysunku 2a powstaj¹
dwa napiêcia kontaktowe skierowane
przeciwnie. Przy jednakowej temperaturze obu z³¹cz (Tx =To) napiêcia te kompensuj¹ siê. Natomiast przy ró¿nych temperaturach pojawia siê ró¿nica potencja³ów, zwana napiêciem termoelektrycznym. Napiêcie to jest proporcjonalne do
ró¿nicy temperatur obu z³¹cz i wynosi ok.
30÷50 mV/°C. Zatem wartoœæ tego napiêcia jest bardzo ma³a. Czu³oœæ termopar
zale¿y od materia³ów z których wykonana
jest termopara. Zakres temperatur pracy
jest bardzo szeroki pocz¹wszy od –200°C,
a skoñczywszy na +1.600°C. Najczêœciej
stosowane termopary wykonane s¹ z ¿elaza i konstantanu (Fe-Ko), miedzi i konstantanu (Cu-Ko), platynorodu i platyny
(PtRh-Pt). Konstantan to stop 60% miedzi
i 40% niklu, a platynorod to stop 90%
platyny i 10% rodu.
Chc¹c zmierzyæ napiêcie termoelektryczne mo¿na rozci¹æ termoelement
w spoinie (rys. 2b), lub pomiêdzy spoinami (rys. 2c). W pierwszym przypadku powstaj¹ dwie dodatkowe termopary na
styku materia³ów „A” i „B”, z których wykonana jest termopara pomiarowa, z materia³em przewodów miliwoltomierza
(miernika). Dodatkowe dwie termopary
maj¹ ró¿ne czu³oœci. Znajduj¹ siê one
w temperaturze otoczenia, która mo¿e
zmieniaæ siê. Z powy¿szych wzglêdów konieczne jest wprowadzanie uk³adu kompensacji temperaturowej eliminuj¹cej sy-
gna³ z paso¿ytniczych termopar. Taki sposób pomiaru charakteryzuje siê jednak
mniejsz¹ dok³adnoœci¹.
W drugim przypadku (rys. 2c) stosuje siê dwie identyczne termopary: pomiarow¹ i odniesienia. Termopara odniesienia umieszczona jest najczêœciej w termostacie w którym utrzymywana jest sta³a
temperatura 50°C. W tym przypadku nie
ma potrzeby wprowadzania kompensacji
temperaturowej, a otrzymywany pomiar
obarczony jest mniejszym b³êdem.
W obu metodach pomiarowych mierzy siê ró¿nicê temperatur pomiêdzy spoin¹ pomiarow¹ i spoin¹ odniesienia, lub
tzw. wolnymi koñcami. Wymaga to wprowadzenia sta³ego przesuniêcia (offsetu)
na skali przyrz¹du pomiarowego, gdy¿
sygna³ wyjœciowy jest równy zeru w sytuacji kiedy obie termopary s¹ w jednakowej temperaturze. Wartoœæ offsetu
zale¿y od temperatury spoiny odniesienia, lub wolnych koñców. Dok³adnoœæ pomiaru w du¿ej mierze zale¿y od sta³oœci
temperatury punktu odniesienia, gdy¿
stanowi ona wzorzec, tak samo jak wysokostabilna dioda Zenera w woltomierzu
cyfrowym.
Z uwagi na to, ¿e zasada dzia³ania
termopary wynika z po³¹czenia dwóch
a)
A
Tx
To
UBAx
UABo
B
b)
To
A
mV
B
wolne
koñce
Tx
termopara
spoina
pomiarowa
c)
A
mV
A
B
Tx
spoina
pomiarowa
To
spoina
odniesienia
U(T)=a(Tx–To)
a»30÷50mV/K
Rys. 2 Termoelement: a) zasada dzia³ania,
b) uk³ad pomiarowy z wolnymi koñcami,
c) uk³ad pomiarowy z termopar¹ odniesienia
31
3/99
noœci wystarcza. Wolne koñce umieszczone s¹ w rêkojeœci lutownicy, a dalej sygna³
prowadzony jest zwyk³ymi przewodami
miedzianymi, co pozwala na obni¿enie
kosztów ca³ego urz¹dzenia.
ró¿nych metali, kabel pomiêdzy czujnikiem, a przyrz¹dem pomiarowym musi
byæ wykonany z tych samych metali, co
termopara. Taki typ kabla nazywa siê kablem kompensacyjnym. Nale¿y zwróciæ
uwagê na koniecznoœæ prawid³owej polaryzacji czujników, kabli kompensacyjnych
i z³¹cz. Przy zastosowaniu „zwyk³ego”
przewodu powstaje szereg ró¿nych termopar o ró¿nych czu³oœciach i dodatkowo
znajduj¹cych siê w ró¿nych temperaturach. Pomiar temperatury prowadzony
jest wtedy w wielu punktach, co prowadzi
do powstania du¿ych b³êdów.
W lutownicach nie jest wymagany
bardzo dok³adny pomiar temperatury.
Dlatego te¿ stosuje siê tam z regu³y uk³ad
pomiarowy z jedn¹ termopar¹ i wolnymi
koñcami (rys. 2b), dla których przyjmuje
siê temperaturê otoczenia, bez wprowadzania kompensacji temperaturowej. Ca³kowity b³¹d pomiaru w takim uk³adzie
nie przekracza z regu³y 10°C, co w zupe³-
Opis uk³adu
Jak ju¿ wczeœniej powiedziano czu³oœæ termopary jest bardzo ma³a i wynosi
30÷50 mV/°C. Daje to sygna³ o wartoœci
oko³o 10÷20 mV przy temperaturze
350°C. Przy tak ma³ych poziomach sygna³u konieczne jest zastosowanie na
wejœciu precyzyjnego wzmacniacza operacyjnego o bardzo ma³ym temperaturowym dryfcie napiêcia niezrównowa¿enia.
Z uwagi na doœæ du¿¹ popularnoœæ i nisk¹
cenê w stacji lutowniczej zastosowano
wzmacniacz operacyjny OP 07 (US1). Na
wejœciu wzmacniacza umieszczony zosta³
filtr dolnoprzepustowy R1, C1, którego
zadaniem jest t³umienie sygna³u o czêsto-
tliwoœci 50 Hz, który mo¿e przenikaæ
z przewodów zasilaj¹cych grza³kê lutownicy. Wzmocnienie tego stopnia jest regulowane potencjometrem P2 w zakresie od
16 V/V do 26 V/V. Umo¿liwia to uzyskanie
czu³oœci 1 mV/°C na wyjœciu wzmacniacza
US1 dla wiêkszoœci termopar stosowanych w lutownicach.
Pomiar przy pomocy termopary jest
pomiarem wzglêdnym. Dlatego te¿ gdy
lutownica jest wy³¹czona (grot znajduje
siê w temperaturze pokojowej) napiêcie
wejœciowe bêdzie wynosi³o 0 V. Do wprowadzenia offsetu, o którym pisano wczeœniej, s³u¿y uk³ad R3, P1, R4, R7. Nie by³o mo¿liwe wykorzystanie typowej kompensacji napiêcia niezrównowa¿enia
z uwagi na zbyt ma³y zakres regulacji
otrzymywany t¹ drog¹. Potencjometrem
P1 ustawia siê wartoœæ napiêcia wyjœciowego wzmacniacza US1 (przy zimnym
grocie lutownicy) na wartoϾ aktualnej
temperatury pokojowej wyra¿onej w mi-
G1
G2
W£1
+5V
R1
51k
3
C1
1mF
T–
2 ×10mF
OP 07
T+
R2
1M
2
7
+5V
R8
6
US1
3
10k
4 C3
R11
15k
P2
22k
R4
R14
2,2k
+5V
R6
39k
P1
1k
C4
10mF
~12V
–5V
R5 1M
R3
4,7k
22k
4
–5V
R10
P3
1k-A
C5
100n
R7
100W
TR1
TST 50/004
Pk1
C6
1mF
R12
510W
C7
220n
D2
D1
10k
100k
~220V
R13
6
US2
2
US4
GB008
LM
7805
+5V
C15
100mF
C19
470mF
C17
47n
GND
W1
W2
7
7
7
31
US3
ICL 7107
21
26
40
39
38
33
R15 C10
100k 100p
C11
100n
R17
34
30
27
C20
220mF
US5
7
7
C18
47n
LM
7905
–5V
7
28
29
36
35
R19
1M
C14
100n
R20
91k
R21
10k
32
–5V
C12
220n
R18
+5V
C8
10mF
C9
10mF
10k
1,2V
LM 385
10k
D3
R16
47k
+
~ PR1 ~
C16
100mF
WE
W3
3×CQVP31
1
B1
510mA
T1
BC557B
7
OP 07
–5V
~12V
R9 10M
C2
C13
470n
P4
1k
Rys. 3 Schemat ideowy stacji lutowniczej z p³ynn¹ regulacj¹ temperatury
–
32
3/99
Dodatkowo uk³ad wzbogacono o pomiar rzeczywistej temperatury grota. Zastosowany tu zosta³ scalony miliwoltomierz ICL 7107, w którym wykorzystano
trzy mniej znacz¹ce cyfry. Zakres pomiaru
napiêcia takiego uk³adu wynosi 99,9 mV.
Nie bêdê tu opisywa³ samego woltomierza, gdy¿ opisy te mo¿na spotkaæ w wielu
miesiêcznikach (np. PE 12/95, PE 12/96).
Czu³oœæ woltomierza wymaga zastosowania wstêpnego dzielnika R20, R21 o stopniu podzia³u 10. Wyœwietlany wynik pomiaru jest bezpoœrednio wyra¿ony
w stopniach Celsjusza.
Dociekliwi Czytelnicy zauwa¿yli zapewne, ¿e najpierw bardzo ma³y sygna³
z termopary jest wzmacniany, a nastêpnie
podlega on t³umieniu. Przyczyn¹ tego jest
koniecznoϾ zapewnienia dostatecznie
du¿ej czu³oœci dla poprawnej pracy komparatora, gdy¿ znacznie wiêksze proble-
T
+
na jest napiêciem ujemnym pobieranym
z przed stabilizatora napiêcia. Zasilanie
napiêciem ujemnym mia³o na celu
zmniejszenie zak³óceñ wprowadzanych
przez przekaŸnik do dodatniego napiêcia
zasilania, które s³u¿y do zasilania diody
referencyjnej w mierniku temperatury.
Dioda D1 sygnalizuje w³¹czenie grza³ki
lutownicy.
Uk³ad zasilany jest napiêciem symetrycznym dostarczanym przez monolityczne stabilizatory US4 i US5. Do
zasilania wykorzystano transformator
sieciowy dostarczaj¹cy napiêcia do zasilania grza³ki lutownicy (2×12 V). Na
tym mo¿na ju¿ zakoñczyæ opis regulatora temperatury grota. Ten fragment
uk³adu bêdzie dzia³a³ sam. Temperaturê
mo¿na ustawiaæ potencjometrem P3,
który jest wyskalowany w stopniach
Celsjusza.
A
C9
B
US3
ICL 7107
liwoltach. Dla przyk³adu, przy temperaturze otoczenia 20°C na wyjœciu wzmacniacza ustawia siê napiêcie 20 mV.
Napiêcie wyjœciowe wzmacniacza
US1 doprowadzone jest do komparatora
US2, w którym tak¿e zastosowano precyzyjny wzmacniacz operacyjny OP 07.
Komparator posiada pêtlê histerezy o szerokoœci 8 mV, co odpowiada 8°C.
Do drugiego wejœcia komparatora
doprowadzono sygna³ z potencjometru
P3, którym ustawia siê ¿¹dan¹ temperaturê pracy lutownicy. Zakres napiêcia doprowadzanego do wejœcia odwracaj¹cego
wzmacniacza wynosi od 150 do 450 mV.
Tak wiêc po prze³o¿eniu tego na stopnie,
zakres regulacji temperatur lutownicy zawiera siê w przedziale 150÷450°C.
Wyjœcie komparatora steruje tranzystorem T1 i za jego poœrednictwem przekaŸnikiem Pk1. Cewka przekaŸnika zasila-
R19
R21
78..
T
R16
C8
C10
R15
C11
C14
C13
D3
R17
R18
+ WE
P4
~
~
–
–
T
~
~
+
R20
C12
g1 a 1 c 1 g2
D1
K
A
A
B
W1
W2
W3
P3
g1 a 1 c 1 g2
US5
D1
C18
US2
R9
R11
P3
R10
T
C6
C16
–
OP07
R12
R8
R3
C4
ARTKELE 459
P2
Rys. 4 P³ytka drukowana i rozmieszczenie elementów
C2
R7
R4
T
C5
P1
+ WY
R13
C3
R5
C20
Pk1
D2
K
A
~
R6
G1
G2
C7
T1
OP07
T+
R1
+
–
R2
~
PR1
RADIATOR
US4 C15
C17
~ C19
R14
T
~
US1
954 ELEKTRA
T–
C1
33
3/99
my sprawia porównywanie sygna³ów
przy czu³oœci 100 mV/°C ni¿ przy
1 mV/°C. Minimalna szerokoœæ pêtli histerezy komparatora nie powinna byæ
w zasadzie ni¿sza ni¿ 5 mV, co w przypadku czu³oœci 100 mV/°C dawa³oby wartoœæ
50°C. Drugim aspektem wynikaj¹cym ze
zbyt ma³ej czu³oœci jest problem regulacji
napiêcia referencyjnego komparatora,
które tak¿e mia³oby ma³¹ wartoœæ.
Monta¿ i uruchomienie
Uk³ad stacji lutowniczej zosta³ zaprojektowany pod konkretn¹ obudowê plastikow¹, typ Z-VB. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby umieœciæ urz¹dzenie w innej
obudowie. P³ytka drukowana sk³ada siê
z trzech odrêbnych fragmentów: miliwoltomierza, wyœwietlacza i regulatora temperatury.
Obok p³ytki miliwoltomierza pozosta³o trochê wolnego miejsca i dodatkowo
umieszczono tam p³ytkê zasilacza stabilizowanego zbudowanego na uk³adzie
LM 78XX. P³ytka ta nie jest wykorzystywana w stacji lutowniczej, a na pewno bêdzie
pomocna przy innych urz¹dzeniach.
Do zasilania stacji wykorzystano
transformator toroidalny posiadaj¹cy
dwa uzwojenia 12 V. Mo¿na zastosowaæ
inny transformator, ale wymagane s¹ dwa
odrêbne uzwojenia 12 V, gdy¿ wykorzystuje siê je do zasilania czêœci elektronicznej stacji.
Po rozciêciu p³ytek drukowanych nale¿y powiêkszyæ otwory mocuj¹ce w p³ytce regulatora, oraz powiêkszyæ otwory do
mocowania potencjometru P3 w p³ytce
wyœwietlaczy. Potencjometr P3 powinien
posiadaæ odpowiedniej d³ugoœci oœ
(25÷35 mm).
Stabilizator napiêcia dodatniego US4
nale¿y wyposa¿yæ w radiator z blaszki
aluminiowej, gdy¿ tracona jest w nim
doœæ du¿a moc.
Wiêkszoœæ lutownic grza³kowych posiada wtyk z piêcioma ko³kami typu DIN.
Do rozpoznania wyprowadzeñ grza³ki
i termopary niezbêdny jest omomierz.
Obwody grza³ki i termopary oddzielone
s¹ od siebie galwanicznie. Mierz¹c rezystancjê mo¿na „znaleŸæ” wyprowadzenia
grza³ki pomiêdzy którymi wystêpuje rezystancja ok. 12 W. Natomiast rezystancja
termopary jest bardzo ma³a i wynosi ok.
1 W. BiegunowoϾ
pod³¹czenia grza³ki nie ma najmniejszego znaczenia. Natomiast
termopara musi
byæ pod³¹czona
zgodnie z jej polaryzacj¹. Aby okreœliæ
polaryzacjê
termopary do jej
zacisków pod³¹cza
siê miliwoltomierz
o zakresie 200 mV.
Po
pod³¹czeniu
woltomierz poka¿e napiêcie 0 mV,
gdy¿ temperatura
termopary i wolnych koñców bêd¹
jednakowe. Wystarczy
jednak
podgrzaæ grot lutownicy zapalniczk¹, lub zapa³k¹,
aby napiêcie wzros³o do kilku mV. Je¿eli wskazania s¹
dodatnie to przewód
po³¹czony
z mas¹ woltomierza (COM) jest
przewodem ujemnym termopary (–T),
w przeciwnym wypadku jest odwrotnie.
Przed po³¹czeniem ze sob¹ p³ytek drukowanych wygodnie jest uruchomiæ sam
regulator. Trzeba go oczywiœcie po³¹czyæ
z transformatorem i gniazdem, do którego
do³¹cza siê lutownicê. W pierwszej fazie nie
pod³¹cza siê grza³ki lutownicy. Po w³¹czeniu napiêcia zasilania pierwsz¹ czynnoœci¹
jest ustawienie napiêcia offsetu potencjometrem P1. Podczas tej regulacji lutownica
powinna byæ zimna, tzn znajdowaæ siê
w temperaturze pokojowej. Je¿eli wczeœniej
trzyma³o siê lutownicê w rêce za grza³kê
lub grot trzeba odczekaæ minimum 10 minut, dla wyrównania siê temperatur. Do
wyjœcia wzmacniacza US1 (nó¿ka 6) pod³¹cza siê miliwoltomierz, którego masê ³¹czy
siê z punktem masy znajduj¹cym siê obok
kondensatorów C2 i C3. Reguluj¹c potencjometrem P1 ustawia siê napiêcie wyjœciowe równe temperaturze otoczenia mierzonej zwyk³ym termometrem (np. temperaturze 20°C odpowiada napiêcie 20 mV).
Gdy zakres regulacji bêdzie zbyt ma³y mo¿na zmniejszyæ wartoœæ rezystora R4.
Nastêpnie sprawdza siê zakres regulacji potencjometru P3. W lewym skrajnym
po³o¿eniu napiêcie na suwaku potencjometru powinno wynosiæ 150 mV, a w prawym skrajnym po³o¿eniu 450 mV. Gdy zakres regulacji nie pokrywa siê z podanym
powy¿ej, co mo¿e byæ przyczyn¹ rozrzutu
wartoœci potencjometru (tolerancja wykonania 20%) nale¿y dobraæ wartoœæ rezystora R11. Mo¿na te¿ zmieniæ nieco rezystor
R12, ale ma on znacznie mniejszy wp³yw
na zakres regulacji.
Nastêpnie przystêpuje siê do regulacji
wzmocnienia wzmacniacza US1. Je¿eli posiadamy termometr elektroniczny z termopar¹ sprawa jest prosta. Termoparê przyk³adamy do czubka grota lutownicy, a do
grza³ki doprowadzamy napiêcie oko³o
8 V z laboratoryjnego zasilacza stabilizowanego. Po ustabilizowaniu siê wskazañ termometru elektronicznego ustawiamy potencjometr P2 w takiej pozycji, aby napiêcie na wyjœciu wzmacniacza US1 (nó¿ka 6)
by³o równe temperaturze wskazanej przez
termometr (np. 300°C powinno dawaæ
300 mV na wyjœciu wzmacniacza).
Regulacja ta ma zasadniczy wp³yw na
dok³adnoœæ wskazañ. Pomiar powinien byæ
przeprowadzany przy sta³ej temperaturze
nie ulegaj¹cej wahaniom. Termopara z termometru kontrolnego musi dobrze przylegaæ do czubka grota, najlepiej, ¿eby dotyka³a kropli stopionej cyny, co zapewnia dobry kontakt termiczny. Zdjêcie na ok³adce
34
W p³ytkê wyœwietlacza przewody s¹
wlutowane od strony druku w szereg
otworów
umieszczonych pomiêdzy nó¿kami wskaŸników siedmiosegmentowych. Oprócz
tego do po³¹czenia
pozostaj¹
cztery
przewody g1, a1, c1,
Rys. 5 P³yta czo³owa stacji lutowniczej
g2, tak¿e wykonane
przedstawia w sposób niezamierzony z³e
tasiemk¹ bez krzy¿owania siê.
umieszczenie termopary w stosunku do luPotencjometr i diodê D1 ³¹czy siê
townicy. Widaæ z niego, ¿e ró¿nica tempez p³ytk¹ regulatora (oznaczenia P3 i D1
ratur wynosi prawie 50°C. Dzieje siê tak
w prostok¹tnej ramce). Do po³¹czenia milidlatego, ¿e wnêtrze lutownicy w którym
woltomierza z p³ytk¹ regulatora potrzeba
znajduje siê termopara jest nagrzane silniej
4 przewody ³¹cz¹ce pola w prostok¹tnej
ni¿ metalowa os³ona. Ponadto brak jest doramce oznaczone jako WE i WY). Dodatkobrego kontaktu termicznego.
wo trzeba jeszcze po³¹czyæ masê sygna³ow¹
Po tej regulacji mo¿na pod³¹czyæ grza³- punkty o oznaczeniu „masa” na p³ytce rekê do stacji lutowniczej (punkty G1 i G2)
gulatora i miliwoltomierza.
i sprawdziæ dzia³anie regulatora. Ze wzglêRegulacja miliwoltomierza jest prosta
du na du¿¹ bezw³adnoœæ ciepln¹ lutownicy,
i polega na takim ustawieniu potencjomewskazania termometru elektronicznego
tru P4 aby wskazania odpowiada³y napiêi miliwoltomierza przy³¹czonego do wyjciu na wyjœciu US1. Na przyk³ad gdy napiêœcia US1 bêd¹ siê ró¿niæ nawet do 10°C
cie to wynosi 200 mV miliwoltomierz polecz jest to zjawisko normalne. W trakcie
winien pokazaæ 200.
pracy regulatora wahania temperatury
Ca³oœæ umieszczono w obudowie plawskazywane przez woltomierz mog¹ wystikowej. Rozmieszczenie poszczególnych
nosiæ ok. 20°C, znowu w tym przypadku
podzespo³ów mo¿na zobaczyæ na zdjêwinna jest bezw³adnoœæ cieplna.
ciach. P³ytki wyœwietlaczy, miliwoltomierza
Natomiast gdy nie mamy do dyspozyi filtr optyczny przymocowano do obudocji termometru elektronicznego, ani innewy klejem „na gor¹co”, mo¿na te¿ u¿yæ ingo, pracuj¹cego przy wy¿szych temperatunych szybkowi¹¿¹cych klejów. P³ytka regurach kalibracja nieco siê komplikuje. Najlatora przykrêcona jest do spodu obudowy
lepszym chyba wyjœciem jest bardzo dowkrêtami M3, przez tulejki dystansowe
k³adne owiniêcie grota i czêœci metalowej
o wysokoœci 5 mm. W obudowie mo¿na
woreczkiem foliowym odpornym na temwywierciæ otwory pozwalaj¹ce na dostêp
peraturê 100°C i umieszczenie ca³oœci
do potencjometrów P1, P2, P4. Na wszystw gotuj¹cej siê wodzie (grza³ka lutownicy
kie po³¹czenia sieciowe nale¿y nasun¹æ kow tym przypadku tak¿e powinna byæ od³¹szulki izolacyjne.
czona). Pod ¿adnym pozorem nie wolno
Dla wszystkich chc¹cych wykonaæ stadopuœciæ do zawilgocenia grota i grza³ki.
cjê lutownicz¹ oferujemy w sprzeda¿y wyPodczas „gotowania” nie wolno rozgrzaæ
sy³kowej obudowê z gotow¹ p³yt¹ czo³ow¹
rêkojeœci, gdy¿ w niej znajduj¹ siê wolne
w kolorze ¿ó³tym z czarnymi napisami, wykoñce termopary, które nie mog¹ nadmierposa¿on¹ we wbudowany filtr koloru czernie nagrzaæ siê, bo spowoduje to zafa³szowonego. Obudowa nie posiada powiercowanie wskazañ. Po ok. 10 minutach gotonych otworów mocuj¹cych poszczególne
wania mo¿na ustawiæ potencjometrem P2
elementy.
napiêcie 100 mV na wyjœciu wzmacniacza
US1 (nó¿ka 6).
P³ytki drukowane i obudowy wysy³ane s¹
Po przeprowadzeniu regulacji mo¿na
za zaliczeniem pocztowym. P³ytki mo¿na
po³¹czyæ ze sob¹ wszystkie p³ytki drukowazamawiaæ w redakcji PE.
ne. Do po³¹czenia p³ytek najlepiej zastosoCena:
p³ytka numer 459 - 8,98 z³
waæ „klejonkê” o d³ugoœci ok. 10 cm. P³ytOBUDOWA STACJA - 25,00 z³
kê wyœwietlacza ³¹czy siê z p³ytk¹ wolto+ koszty wysy³ki.
mierza przewodami „na wprost”, bez ¿adnego krzy¿owania siê (18 przewodów).
à mgr in¿. Dariusz Cichoñski
3/99
Wykaz elementów
Pó³przewodniki
US1
US3
US4
US5
T1
D1
D2
D3
PR1
W1÷W3
– OP 07
– ICL 7107
– LM 7805
– LM 7905
– BC 557B
– LED
– 1N4148
– LM 358-1,2V
– mostek prostowniczy
1,5 A/100 V
– CQVP 31 wyœwietlacze
wspólna anoda
Rezystory
R7
– 100 W/0,125 W
R12
– 510 W/0,125 W
W
R14
– 2,2 kW/0,125 W
W
R3
– 4,7 kW/0,125 W
R8, R10, R17,
W
R18, R21 – 10 kW/0,125 W
W
R11
– 15 kW/0,125 W
W
R13
– 22 kW/0,125 W
W
R6
– 39 kW/0,125 W
W
R16
– 47 kW/0,125 W
W
R1
– 51 kW/0,125 W
W
R20
– 91 kW/0,125 W
W
R4, R15
– 100 kW/0,125 W
R2,
W
R5, R19
– 1 MW/0,125 W
W
R9
– 10 MW/0,125 W
W
P3
– 1 kW-A, PR-185,
d³ugoœæ osi 25 mm
W
P4
– 1 kW dziesiêcioobrotowy
W
P2
– 22 (20) kW dziesiêcioobrot.
Kondensatory
C10
C17, C18
C5,
C11, C14
C7, C12
C13
C1
C6
C2÷C4,
C8, C9
C15, C16
C20
C19
– 100 pF/50 V ceramiczny
– 47 nF/50 V ceramiczny
–
–
–
–
–
100 nF/50 V MKSE-20
220 nF/50 V MKSE-20
470 nF/50 V MKSE-20
1 mF/50 V MKSE-20
1 mF/63 V
–
–
–
–
10 mF/25 V
100 mF/16 V
2200 mF/25 V
470 mF/25 V
Inne
PK1
TR1
– przekaŸnik 12 V/10 A
– TST 50/004
lub inny 2×12 V/2 A
W£1
– w³¹cznik sieciowy,
dzwigienkowy
B1
– WTAT 510mA/250 V
obudowa – plastikowa, typ Z-VB
p³ytka drukowana numer 459