Как это работает?
Вот так работает тиристор в цепи переменного тока. Когда сила тока, текущего через управляющий электрод, достигает определённого порогового значения, тиристор отпирается и запирается лишь тогда, когда исчезает напряжение на его аноде.
Примерно так же работает и симистор (симметричный тиристор), только, при смене полярности на аноде, меняется и полярность управляющего напряжения.
https://www.youtube.com/watch?v=MKZBAqnGoZ4
На картинке видно, что куда поступает и откуда выходит.
Ремарка.
В бюджетных схемах управления симисторами КУ208Г, когда есть только один источник питания, лучше управлять «минусом» относительно катода.
Чтобы проверить работоспособность симистора, можно собрать вот такую простую схемку. При замыкании контактов кнопки, лампа должна погаснуть. Если она не погасла, то либо симистор пробит, либо его пороговое напряжение пробоя ниже пикового значения напряжения сети.
При проверке тиристров в схему нужно добавить диод, чтобы предотвратить подачу обратного напряжения.
Монтаж
Подготовьте все необходимые компоненты для монтажа:
Приступайте к монтажу платы.
- Откусите четыре штырька и впаяйте их в плату.
- Установите динистор и все остальные детали, кроме переменного резистора. Симистор припаивайте последним.
- Возьмите иглу и щёточку. Почистьте промежутки между дорожками, чтобы убрать возможное замыкание.
- Возьмите алюминиевый радиатор для охлаждения симистора. Просверлите в нём отверстие. Симистор свободным концом с отверстием будет закреплён на алюминиевый радиатор для охлаждения.
- Мелкой наждачной бумагой зачистьте область крепления элемента. Возьмите теплопроводящую пасту марки КПТ-8 и нанесите небольшое количество пасты на радиатор.
- Закрепите симистор винтом и гайкой.
- Аккуратно отогните плату так, чтобы симистор принял вертикальное положение по отношению к ней. Для того чтобы конструкция стала компактной.
- Так как все детали нашего устройства находятся под напряжением сети, для регулировки будем применять ручку из изолирующего материала. Это очень важно. Металлические держатели здесь применять опасно для жизни. Оденьте пластмассовую ручку на переменный резистор.
- Кусочком провода соедините крайний и средний выводы резистора.
- Теперь к крайним выводам припаяйте два провода. Противоположные концы проводов соедините с соответствующими выводами на плате.
- Возьмите розетку. Снимите верхнюю крышку. Подсоедините два провода.
- Припаяйте к плате один провод от розетки.
- А второй подключите к проводу двухжильного сетевого кабеля с вилкой. У сетевого шнура осталась одна свободная жила. Её припаяйте к соответствующему контакту на печатной плате.
Фактически получается, что регулятор включён последовательно в цепь питания нагрузки.
Схема подключения регулятора к цепи
Если захотите установить светодиодный индикатор в регулятор мощности, то используйте другую схему.
Схема регулятора мощности со светодиодным индикатором
Здесь добавлены диоды:
- VD 1 — диод 1N4148;
- VD 2 — светодиод (индикация работы).
Схема с симистором слишком громоздкая для включения в рукоять паяльника, как в случае с двухступенчатым регулятором, поэтому её надо подключить снаружи.
Печатная плата
Теперь главное. А зачем это все нужно, что это дает? Простой регулятор тока никак не обеспечивает стабилизацию. Если совсем мало, чтобы естественного охлаждения хватало, чтобы паяльник не перегревался, то при пайке будет явно не хватать мощности.
Если нормально при пайке, то при простое будет перегрев. Неизбежно.
Это сказывается очень сильно. Например мои китайские жала, которые шли вместе с паяльником (медные, кстати) таяли просто на глазах. Особенно жалко плоское. Топориком.
Кроме того, при перегреве и длительном простое обгорает кончик и порой его становится крайне сложно облудить. Естественно окисляется припой и превращается в серо-черную кашу. И прежде чем паять вам придется чистить кончик каждый раз. Словом сильно сокращается жизнь жала и комфортность пайки.
Доработанный таким образом паяльник приобретает черты паяльников совсем другой ценовой категории и качества. Фактически это паяльная станция.
Еще один аспект который проверил для себя. Иногда выпаиваю детали двумя паяльниками. Поскольку таких паяльников у меня теперь два, то имело смысл проверить, а не возникает ли между ними разности потенциалов, губительной для извлекаемой детали.
Измерение вольтметром показали нули на диапазоне 20 вольт постоянки и 200 вольт переменки. Одну из сетевых вилок переворачивал. Возможно просто качественная керамика в нагревателях. Правда стоит иметь в виду, в первом переделанном паяльнике вместо ИП на стабилитронах стоит китайский маленький ИБП на 12 вольт (не нашел тогда мощных стабилитронов). Возможно причина еще в этом.
Ну и почему именно такие паяльники особенно интересны для этой переделки.
В обычном режиме он быстро перегревается. А это говорит об избыточной температуре нагревателя. И избыточной мощности. Он имеет керамический нагреватель с достаточно большим сопротивлением и сильным изменением сопротивления при нагреве, что позволяет точнее отслеживать температуру.
Следовательно, после переделки он будет очень быстро нагреваться, так как напряжение подается не после диммера, в урезанном виде, а полное напряжение сети.
По этой же причине он будет быстрее восстанавливать температуру после интенсивного отбора тепла при пайке массивных деталей.
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.
- Разрежьте кабель паяльника на две части.
- Подключите оба провода к клеммам платы. Отрезок с вилкой прикрутите ко входу.
- 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.
- Прикрутите к деревянной дощечке плату и розетку с коротким проводом.
- Возьмите вилку с двухжильным шнуром и подключите её ко входу платы.
- 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.
Радиокот :: регулятор мощности в вилке паяльника
Регулятор мощности в вилке паяльника
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 120К 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)
Фото прибора:
В регуляторе использованы транзисторы МП26А PNP Ik max= 150mA Ukэ =70В Uэбо = 70В h21= 20…..50. 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.
Файлы:
Регулятор мощности в вилке паяльника
РМП-М-аф.Lay
Регулятор мощности в вилке паяльника
РМП-М-иф.Lay
РМП-М-шим (схема)
Все вопросы в
Форум.
Стабилизатор температуры паяльника
Многим знаком недорогой паяльник с Алиэкспресс с встроенным регулятором напряжения. Димер это лучше, чем ничего, но нормальной работы с паяльником он не обеспечивает. В свое время Л. Елизаров из г. Макеевка Донецкой области опубликовал схему стабилизатора температуры для паяльника без датчика.
Некоторое время назад я уже применял первую схему для паяльника с керамическим нагревателем и пистолетной рукояткой. На снимке он верхний в уже переделанном виде.
Работа стабилизатора понравилась. Тот паяльник является основным для меня уже пожалуй с год. Но рукоять толстовата. Он тяжелее нового. Да и любопытно.
Дальше ориентируемся на измененную схему (Доработка стабилизатора жала паяльника).
Измерение сопротивления нагревателя с Али (нижний на снимке) дало результат около 450 Ом в холодном состоянии и около 1,5 килоом в хорошо прогретом. Т.е. сопротивление изменяется раза в три. Решил адаптировать схему и для него. По факту получилось по второй доработанной схеме.
В качестве корпуса использовал обычный разветвитель-двойник из магазина. Фото платы и корпуса далее.
Двойник разбирается с помощью болгарки, ножа, пассатижей, бокорезов убирается лишнее с верхней крышки. На снимке видно до какого состояния примерно.
Обратите внимание на полупрозрачную пленочку. Плата стала расслаиваться и я снял верхний слой. И он прекрасно подходит в качестве страховочной прокладки между шинами двойника (которые соединяю с платой проводами методом пайки) и платой. Внутрь это все вставляется примерно так:
Верхняя крышка, сборка. Устройство в сборе.
Тиристорные устройства
По своему схемному решению большинство известных блоков регулировки изготавливаются по тиристорной схеме с управлением от специально формируемого для этих целей напряжения.
Двухрежимная схема регулятора на тиристоре низкой мощности приводится на фото.
Посредством такого прибора удаётся управлять паяльниками, мощность которых не превышает 40 Ватт. Несмотря на небольшие габариты и отсутствие вентиляционного модуля преобразователь практически не греется при любом допустимом режиме работы.
Такое устройство может работать в двух режимах, один из которых соответствует состоянию ожидания. В этой ситуации ручка варьируемого по величине резистора R4 установлена в крайне правое по схеме положение, а тиристор VS2 полностью закрыт.
Питание поступает на паяльник через цепочку с диодом VD4, на котором величина напряжения снижается примерно до 110 Вольт.
Во втором режиме работы регулятор напряжения (R4) выводится из крайне правой позиции; причём в среднем его положении тиристор VS2 немного приоткрывается и начинает пропускать переменный ток.
Переход в это состояние сопровождается зажиганием индикатора VD6, срабатывающего при выходном питающем напряжении порядка 150 Вольт.
Путём дальнейшего вращения ручки регулятора R4 можно будет плавно увеличивать мощность на выходе, поднимая его выходной уровень до максимальной величины (220 Вольт).
Тиристорный и симисторный терморегулятор
Работа схемы, приведенной на рис. 3а, очень похожа работу разобранной ранее схемы на рис. 1. Полупроводниковый диод VD1 пропускает отрицательные полупериоды, а во время положительных полупериодов ток проходит через тиристор VS1. Доля положительного полупериода, в течение которого тиристор VS1 открыт, зависит в конечном счете от положения движка переменного резистора R1, регулирующего ток управляющего электрода и, следовательно, угол отпирания.
Рисунок 4. Схема симисторного терморегулятора.
В одном крайнем положении тиристор открыт в течение всего положительного полупериода, во втором – полностью закрыт. Соответственно, мощность, рассеиваемая на нагревателе, меняется от 100% до 50%. Если отключить диод VD1, то мощность будет меняться от 50% до 0.
На схеме, приведенной на рис. 3б, тиристор с регулируемым углом отпирания VS1 включен в диагональ диодного моста VD1-VD4. Вследствие этого регулировка напряжения, при котором отпирается тиристор, происходит как во время положительного, так и в течение отрицательного полупериода.
При всей привлекательности терморегулятор с тиристором или симистором в качестве регулирующего элемента обладает следующими недостатками:
- при скачкообразном нарастании тока в нагрузке возникают сильные импульсные помехи, проникающие затем в осветительную сеть и эфир;
- искажение формы сетевого напряжения за счет внесения в сеть нелинейных искажений;
- снижение коэффициента мощности (cos ?) за счет внесения реактивной составляющей.
Схема ферритового кольца.
Для сведения к минимуму импульсных помех и нелинейных искажений желательна установка сетевых фильтров. Самое простое решение – ферритовый фильтр, представляющий собой несколько витков провода, намотанных на ферритовое кольцо. Такие фильтры применяют в большинстве импульсных блоков питания электронных устройств.
Ферритовое кольцо можно взять из проводов, соединяющих системный блок компьютера с периферийными устройствами (например, с монитором). Обычно на них есть цилиндрическое утолщение, внутри которого находится ферритовый фильтр. Устройство фильтра показано на рис. 4б.
В устройствах с плавным изменением мощности следует откалибровать движок регулятора и отметить маркером его положения. При настройке и установке следует отключить устройство от сети.
Схемы всех приведенных устройств достаточно просты и их в состоянии повторить человек, обладающий минимальными навыками в сборке электронных устройств.
Управление нагревом
Чтобы нагреть массивную деталь до нужной температуры, необходимо и такое же массивное жало паяльника, чтобы скорость нагрева была выше скорости теплоотвода детали.
Инструментом, который справится одновременно с поставленными выше задачами, является достаточно мощный паяльник с регулировкой температуры.
То есть максимальной мощности паяльника должно быть достаточно для разогрева крупных выводов, а температура должна регулироваться в некоторых пределах и выбираться в соответствии с условиями работ.
Тогда массивное жало будет обладать большей тепловой инерцией и нагреет деталь до необходимой степени, без риска ее перегрева.
Существует несколько способов регулировки температуры паяльника:
- максимальный-минимальный нагрев (простейший переключатель);
- регулировка диммером;
- применение управляющих микросхем в рукоятке прибора;
- внешний блок управления;
- применение фена.
Используя паяльник с регулировкой помимо преимуществ, описанных выше, можно значительно сэкономить на потребляемой электроэнергии при больших объемах выполняемых работ, продлить срок службы прибора, благодаря меньшему времени работы его на максимальной мощности, уменьшить количество вредных веществ, выделяемых при пайке с высокой температурой.
